[發(fā)明專利]同時降解乙烯與殺菌的半導體光電催化復合電極及制備方法和應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810027578.0
• 申請日: 2008-04-22
• 公開（公告）號: CN101278686A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 葉盛英;凡明朗;宋賢良;羅樹燦
• 申請（專利權）人: 華南農業(yè)大學
• 主分類號: A23B7/015
• 分類號: A23B7/015;A23B7/144
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明;任重

技術領域

本發(fā)明屬于農產品加工與貯藏技術方法領域，具體涉及一種用于降解園藝產品貯藏保鮮庫體空氣中低濃度乙烯同時殺滅霉菌的半導體光電催化復合電極及其制備方法和應用。

背景技術

保鮮庫中環(huán)境因子的變化極大地影響著采收后園藝產品生理狀況。園藝產品之所以保鮮期不長，易腐爛變質，主要有二個原因：一是在密閉的保鮮環(huán)境中，從采收后園藝產品本身釋放和其它來源的乙烯能增加呼吸強度，增加代謝酶的活性，加速膜透性升高和細胞的區(qū)隔化損失，從而促進了果實的軟化、蔬菜的褪綠、切花的衰老，縮短了園藝作物采后壽命；二是微生物侵染作用。霉菌是果蔬貯藏中最常見的微生物，保鮮庫長年環(huán)境陰暗，庫內濕度大，有利于霉菌等真菌的生長繁殖。沉積在庫中腐殖質表面霉菌的粒子，因風吹震動產生霉菌氣溶膠，在保鮮庫內懸浮—沉積—再懸浮—再沉積，加重了產品各種病害的發(fā)生，影響產品保鮮時間和衛(wèi)生質量。密閉的冷藏環(huán)境中微量乙烯氣體、霉菌氣溶膠的存在，對園藝產品的保鮮期影響極大，因而在保鮮貯運過程中要盡量去除環(huán)境中的乙烯及殺滅霉菌。

目前脫除貯運環(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、催化脫除乙烯法等。但這些方法都難以達到完美程度，如物理型吸附法物質吸收能力有限，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，需要經常更換小包裝，而且容易造成污染；臭氧處理法能夠殺死病菌孢子和氧化乙烯的濃度同樣對人體會造成傷害；用于氣調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，對制冷功率要求較高。實際貯藏時常用高錳酸鉀、漂白粉、過氧乙酸、新潔爾滅、乳酸等化學藥劑，通過熏蒸或噴霧手段對冷庫進行消毒，消毒效果較好，但存在化學物質殘留的問題，同時庫房消毒后長時間難以排除刺激性氣體，貯戶不得不進行連續(xù)排風，而這又將庫外的一些病菌重新帶入庫內，造成消毒不徹底。

近年來，以TiO₂為代表的半導體氧化物的光催化技術以其獨特性能而倍受關注。當用能量等于或大于二氧化鈦禁帶寬度的光照射時，半導體二氧化鈦價帶上的電子可被激發(fā)躍遷到導帶，同時在價帶上產生相應的空穴，在二氧化鈦體系中生成帶負電的電子(e^-)和帶正電的空穴(h⁺)，形成空穴—電子對。光生空穴能夠同吸附在TiO₂粒子表面的OH^-或H₂O發(fā)生作用生成·OH。·OH是一種活性更高的氧化物種，具有402.8MJ/mol反應能，高于有機物的化學鍵能，能夠無選擇地氧化多種有機物并使之礦化。光生電子也能夠與表面吸附的O₂發(fā)生作用生成HO₂·和O₂^-等活性氧類，這些活性氧自由基也能參與氧化還原反應。由于該技術方法可在常壓下進行，能耗低，加上TiO₂無毒、廉價易得、耐光腐蝕與化學腐蝕，能把有機物礦化分解為水、無毒害的無機酸和二氧化碳。因此，在徹底去除保鮮庫內環(huán)境中的乙烯及殺滅霉菌有良好的應用前景。

然而，目前利用半導體TiO₂光催化技術去除空氣中有機氣體或殺菌還存在一些技術難題，大大限制了該技術的產業(yè)化和工業(yè)應用，其中主要的技術難題為：TiO₂受光照射后產生的電子—空穴對復合概率較大，因而失去活性，光催化反應速率不快；在以納米級TiO₂粉末為光催化劑的體系中，如何固定TiO₂粉末的技術問題也需要解決；同時，半導體光電催化復合電極的體系具體材料的選擇對實現(xiàn)同時降解乙烯與殺菌具有決定性作用。

目前尚未見相關技術報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的是克服利用半導體TiO₂光催化降解空氣中有機物或殺菌的技術中存在的問題，提供一種能用于園藝產品保鮮庫的具有同時降解乙烯與殺菌性能的半導體光電催化復合電極。

本發(fā)明的另一個目的是提供所述半導體光電催化復合電極的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來予以實現(xiàn)：

提供一種同時降解乙烯與殺菌的半導體光電催化復合電極，包括納米TiO₂-Ag/ACF體系和納米TiO₂/ACF體系；兩體系分別設置有陰極和陽極，兩體系的陰、陽電極對應并聯(lián)成為復合電極陰、陽兩端口。