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活性碳纤维(ActivatedCarbonFiber,ACF)以其比表面积大,吸附容量大,吸附、脱附速度快,既可吸附高浓度吸附质,又可吸附低浓度吸附质等特点而被广泛应用于空气净化领域中。纳米TiO2由于其特殊的电子结构,因而能完全或部分分解各类有机污染物,使其最终生成CO2和H2O。但是当污染物浓度较低时,光催化降解速度较慢,而且会生成许多有害的中间产物,影响净化效果。在紫外灯照射下,纳米光催化效果十分明显,即使是在弱光源下,仍可以产生光生电子和光生空穴,发生光催化反应。
本课题以钛酸丁酯[Ti(OBu)4]为原料,用溶胶—凝胶法制备纳米TiO2溶胶,采用浸渍法将溶胶整理到AC滤网和ACF滤料上;并对滤网原样、整理样,ACF滤料原样、整理样光催化氧化甲醛气体的性能进行了静态,动态对比实验研究;实验中用SEM方法对整理过的滤网、ACF滤料上的TiO2分布情况进行表征,结果表明AC滤网整理样上的分散效果极差,发生局部团聚现象严重;而ACF滤料整理样上TiO2微粒分布比较均匀,分散效果良好。并探讨了AC滤网原样,整理样,ACF滤料原样,整理样在紫外光照射及弱光源条件下,光降解甲醛的性能。证明了纳米TiO2在紫外光的照射下和弱光源下均可以发生光催化反应,氧化分解空气中的甲醛。根据实验结果,对吸附光催化机理进行了理论分析及实验验证,两种技术结合后可以使ACF原位再生,ACF再生是吸附质解吸和光催化降解共同作用的结果。ACF再生后,其微孔可以吸附更多的甲醛气体,从而提高光降解速率。在纳米TiO2——ACF复合体系中,ACF的吸附作用为光催化剂TiO2提高的高浓度环境是产生吸附光催化机理的主要原因。因此将这两种技术进行复合后,其应用前景非常广阔,适宜于推广应用到许多领域。
利用本实验中制备的纳米溶胶对滤网,ACF滤料进行整理后,滤网,ACF滤料的整理样降解甲醛的能力都大有提高。表明了滤网和ACF滤料光降解甲醛的规律基本符合抛物线函数关系,整理样在一段时间后可以完全降解实验系统内的甲醛。本课题的研究为扩大ACF滤料的使用范围和应用领域奠定了一定的基础。