【摘 要】
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纳米TiO2光催化作为一项环境友好技术,一直是环境净化领域研究和开发的热点之一。本文以泡沫镍为载体,硅溶胶为无机粘结剂,采用先制备粘结剂涂层,然后喷涂负载纳米TiO2颗粒的工艺
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纳米TiO2光催化作为一项环境友好技术,一直是环境净化领域研究和开发的热点之一。本文以泡沫镍为载体,硅溶胶为无机粘结剂,采用先制备粘结剂涂层,然后喷涂负载纳米TiO2颗粒的工艺,制备了负载型TiO2光催化剂。研究了涂层和负载工艺对TiO2颗粒负载状态的影响,并自制了新型光催化反应器,对影响甲醛降解的因素进行了研究,包括纳米TiO2负载工艺,以及风速、光强等因素。
泡沫镍表面状况、硅溶胶浓度及涂敷次数会影响粘结剂涂层的性能。对泡沫镍进行预处理,可明显改善镍与硅溶胶的润湿性。一次涂敷时,浓度为10%的硅溶胶有较好的涂敷性能,但涂层中裂纹较多。采用预涂层处理,再进行二次涂敷的工艺制备涂层,能在泡沫镍表面能形成更均匀、致密的涂层。用浓度为10%的硅溶胶预涂覆,浓度为25%的硅溶胶二次涂敷,所制备的双层结构涂层与泡沫镍结合牢固,厚度约为1.47μm。
纳米TiO2颗粒的负载与涂层制备工艺相关。采用预涂层工艺后,在其它条件相同时,纳米TiO2负载量较一次涂敷硅溶胶时多。涂层的较好制备工艺条件为,在泡沫镍上先预涂浓度为10%的硅溶胶,然后采用浓度为25%的硅溶胶二次涂敷。
采用浸涂、溶胶-凝胶和浆料混合法负载纳米TiO2时,纳米材料的分布不均匀,且存在明显的团聚倾向。采用在泡沫镍上先制备粘结剂涂层,然后喷涂负载TiO2的工艺,负载后TiO2粒子裸露在粘结剂涂层表面,且呈均匀性分布。对甲醛降解性能的研究表明,喷涂负载后的光催化效果优于另外三种负载方法,尤其是喷涂次数为3次时。
风速和光强是影响纳米TiO2光催化效果最重要的两个因素。当泡沫镍圆筒直径为40mm,在两种光强条件下,甲醛的一次去除率都随风速增大而先升后降,风速为1.76m/s时,甲醛的一次去除率较高,低光强下,风速对纳米TiO2光催化的影响作用减弱。当泡沫镍圆筒直径为80mm,在三种实验风速下,光强的减小,都导致光催化效果下降。较大风速下,由于光强减小导致的一次去除率差增加明显,采用泡沫镍圆筒直径80mm,风速0.88m/s,光强26.54mw/c㎡时,纳米TiO2对甲醛的一次去除率较高。应用此工作参数组合,对封闭体系内甲醛进行降解,也得到了较高的光催化效率和降解量。
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