[發(fā)明專利]用于降解乙烯的半導(dǎo)體光電催化電極及其制備方法無效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 200810026295.4 | 申請(qǐng)日： | 2008-02-04 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN101228894A | 公開（公告）日： | 2008-07-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 葉盛英;凡明朗;宋賢良;艾廣建 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | A23B7/00 | 分類號(hào)： | A23B7/00;A23B7/152 |
| 代理公司： | 廣州粵高專利代理有限公司 | 代理人： | 林麗明;任重 |
| 地址： | 51064*** | 國(guó)省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 用于 降解 乙烯 半導(dǎo)體 光電 催化 電極 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏技術(shù)方法領(lǐng)域，具體涉及一種用于降解園藝產(chǎn)品貯藏保鮮庫體空氣中低濃度乙烯的半導(dǎo)體光電催化電極及其制備方法。
背景技術(shù)
園藝產(chǎn)品之所以保鮮期不長(zhǎng)，易腐爛變質(zhì)。主要原因之一是采收后所產(chǎn)生乙烯等植物激素的作用。密封的貯藏保鮮環(huán)境中的微量乙烯對(duì)園藝產(chǎn)品的冷藏保鮮期影響極大，因而要盡量去除環(huán)境中的乙烯。
目前脫除貯藏環(huán)境中乙烯主要有物理型吸附法、高錳酸鉀脫除法、臭氧處理法、減壓處理乙烯脫除法、用于氣調(diào)庫催化脫除乙烯法等。但這些方法都存在一定的缺陷，如物理型吸附法，物質(zhì)吸收能力有限，容易發(fā)生解吸作用，清除乙烯的效果有限；高錳酸鉀脫除法，保鮮作用不持久，需要經(jīng)常更換小包裝，而且容易造成污染；臭氧處理法，能夠氧化乙烯的濃度同樣對(duì)保鮮產(chǎn)品會(huì)造成一定傷害；用于氣調(diào)庫的催化脫除乙烯法，通過加熱催化劑及閉路循環(huán)系統(tǒng)完成脫除乙烯的過程，成本比較高，對(duì)制冷功率要求較高。
近年來，利用半導(dǎo)體TiO2催化氧化降解空氣中有機(jī)物的光催化技術(shù)以其獨(dú)特性能而倍受關(guān)注，當(dāng)用能量大于二氧化鈦能帶隙的光照射到二氧化鈦體系時(shí)，產(chǎn)生載流子-光生電子、空穴，在TiO2表面形成活性很強(qiáng)的羥基，該羥基具有402.8MJ/mol反應(yīng)能，高于有機(jī)物的化學(xué)鍵能，因而能降解有機(jī)物。由于該技術(shù)方法可在常壓下進(jìn)行，能耗低，加上TiO2無毒、廉價(jià)易得、耐光腐蝕與化學(xué)腐蝕，在分解保鮮環(huán)境中乙烯有良好的應(yīng)用前景。
然而，目前利用半導(dǎo)體TiO2催化氧化降解空氣中有機(jī)物的光催化技術(shù)還存在一些技術(shù)難題，大大限制了該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)應(yīng)用，其中主要的技術(shù)難題為：TiO2受光照射后產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)復(fù)合概率較大，因而失去活性，光催化反應(yīng)速率不快；在以納米級(jí)TiO2粉末為光催化劑的體系中，如何固定TiO2粉末。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決利用半導(dǎo)體TiO2催化氧化降解空氣中有機(jī)物的光催化技術(shù)中存在的問題，提供一種用于降解乙烯的半導(dǎo)體光電催化電極。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述半導(dǎo)體光電催化電極的制備方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來予以實(shí)現(xiàn)：
提供一種用于降解乙烯的半導(dǎo)體光電催化電極，包括陰極和陽極，所述陰極和陽極通過高聚物固體電解質(zhì)和導(dǎo)電粘膠連接兩塊納米半導(dǎo)體材料TiO2與活性炭纖維組成的復(fù)合材料構(gòu)成。
本發(fā)明同時(shí)提供了所述用于降解乙烯的半導(dǎo)體光電催化電極的制備方法，包括以下步驟：
(1)將納米級(jí)TiO2固定于活性炭纖維上，制備兩塊納米TiO2/ACF的陰、陽兩光電極；
(2)將高聚物固體電解質(zhì)放于(1)兩光電極之間，用導(dǎo)電粘膠固定，在陰、陽兩光電極分別引線。
步驟(1)包括以下步驟：
(a)在配藥罐中，加入水和23nm級(jí)的二氧化鈦(TiO2)粉末，使TiO2含量為每升溶液20～25mg，用攪拌機(jī)以30～80轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢瑁⒂脻釮NO3調(diào)節(jié)溶液pH＝3，攪拌時(shí)間為130min；
(b)用丙酮清洗處理活性炭纖維，在(a)溶液中浸漬30s，再以250mm/min提拉；
(c)活性炭纖維提拉后用100℃遠(yuǎn)紅外干燥1.5h；
(d)活性炭纖維干燥后在250℃煅燒45min。
所述高聚物固體電解質(zhì)為全氟硫酸離子交換膜。
所述全氟硫酸離子交換膜厚度為180～200um，質(zhì)子傳導(dǎo)率0.05～0.20s/cm。
所述導(dǎo)電粘膠厚度76um，接觸電阻少于1.5Ω。
所述用于降解乙烯的半導(dǎo)體光電催化電極應(yīng)用于降解乙烯過程中，對(duì)陰、陽兩光電極外加恒電壓作用，恒電壓優(yōu)選75V，使乙烯光催化降解的表觀一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)提升30％。
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