[發(fā)明專利]光電耦合促進(jìn)氣相污染物分解凈化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710143909.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN106823789B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳麗芬;聶成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/86
• 分類號(hào): B01D53/86;B01D53/44;B01D53/32;B01J23/60
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明提供了一種光電耦合促進(jìn)氣相污染物分解凈化的方法，屬于氣相污染物凈化處理與節(jié)能資源化技術(shù)領(lǐng)域。用Pt/TiO₂?ZnO和硅溶膠固定涂覆的方法在不銹鋼網(wǎng)上形成導(dǎo)電催化復(fù)合膜電極，將其和陽(yáng)極連接，經(jīng)與電解質(zhì)溶液和外電阻構(gòu)成電路回路，因此施加光電作用于催化電極上，構(gòu)成氣相污染物的節(jié)能高效催化凈化系統(tǒng)。分別實(shí)現(xiàn)了在光催化電催化和光電催化作用下的氣相污染物的降解凈化。催化膜電極及組件輔助作用下，系統(tǒng)凈化去除空氣中的甲醛。外電阻的變化直接影響光催化與電催化的凈化效果。在光催化或者電催化條件下，系統(tǒng)仍然可以凈化降解甲醛氣體并產(chǎn)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣相污染物凈化處理與節(jié)能資源化技術(shù)領(lǐng)域，涉及Pt/TiO₂-ZnO納米復(fù)合催化劑、及光電催化功能膜組件的制備，及其光電催化協(xié)同作用，分解凈化污染物且產(chǎn)生電能，同時(shí)對(duì)空氣中VOCs的降解起到促進(jìn)作用，有助于提高空氣質(zhì)量，為治理室內(nèi)空氣污染起到促進(jìn)作用。

背景技術(shù)

催化氧化甲醛的操作溫度通常遠(yuǎn)高于室溫，難以滿足室內(nèi)空氣凈化所需的常溫常壓、能耗低的要求, 因此只有開發(fā)出室溫、常壓下能完全氧化甲醛為H₂O 和CO₂ 的材料, 才有希望實(shí)現(xiàn)催化氧化技術(shù)在室內(nèi)空氣甲醛凈化方面的實(shí)際應(yīng)用.室內(nèi)污染物甲醛的濃度一般較低，如何提高低濃度下污染物的去除效果，成為了研究者的研究焦點(diǎn)。不同的凈化方法（植物生態(tài)法，物理吸附法，臭氧氧化法，光催化技術(shù)，熱催化氧化技術(shù)），在能夠發(fā)揮凈化作用的同時(shí)都存在著各自的局限性。目前，將Pt/TiO₂-ZnO光電催化引入電光協(xié)同反應(yīng)中去除室內(nèi)甲醛的報(bào)道還未出現(xiàn)。

為了提高室內(nèi)低濃度條件下污染物的去除效果，實(shí)驗(yàn)前期將光催化技術(shù)和電催化技術(shù)相結(jié)合，將Pt/TiO₂-ZnO催化劑引入光電協(xié)同反應(yīng)器中，以達(dá)到去除污染的目的，賀泓組研究負(fù)載型貴金屬催化劑用于室溫催化氧化甲醛和室內(nèi)空氣凈化中，將Pt/TiO₂催化劑在室溫下去除甲醛，有較好的去除效果。目前，以Pt/TiO₂-ZnO作催化劑，將此二者技術(shù)相結(jié)合，大大的降低了室內(nèi)空氣中甲醛的含量，在室內(nèi)空氣凈化技術(shù)中有重要意義。

TiO₂多相光催化在環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)的水和氣相有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物的光催化去除方面取得了較大進(jìn)展，被認(rèn)為是一種極具前途的環(huán)境污染深度凈化技術(shù)；TiO₂以其化學(xué)穩(wěn)定性好、無(wú)毒、廉價(jià)易得等特點(diǎn)，被譽(yù)為較為理想的環(huán)境治理光催化劑；納米TiO₂粒子具有比表面積大、擴(kuò)散性好等特性，用TiO₂作載體的催化劑具有活性高、選擇性好、抗中毒性強(qiáng)、低溫活性好、表面酸性可調(diào)、高溫可還原等優(yōu)點(diǎn)；不過，單一TiO₂在光催化過程中也存在著一些缺陷，例如，帶隙較寬，只能吸收紫外光和光催化效率較低等． 為此，將TiO₂與其他半導(dǎo)體材料復(fù)合的研究逐漸增多；相關(guān)研究顯示，TiO₂與其他半導(dǎo)體材料復(fù)合后，所合成的復(fù)合材料往往比單體具有更好的物理化學(xué)性質(zhì)和光催化活性．

另外，ZnO 屬于寬禁帶( 3. 37 eV) 半導(dǎo)體材料，其獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性能不僅使其在納米激光器、太陽(yáng)能電池等中得到廣泛的應(yīng)用，而且在光電催化降解有機(jī)污染物的應(yīng)用中也有著顯著的表現(xiàn)． 同時(shí)，ZnO 化學(xué)性能穩(wěn)定，原料豐富，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，也使其成為一種有著廣泛前景的催化材料。 應(yīng)該說，從半導(dǎo)體禁帶寬度及導(dǎo)帶和價(jià)帶的能級(jí)位置來看，TiO₂和ZnO 是目前比較理想的光催化劑，將TiO₂和ZnO 復(fù)合在一定程度上可有效提高其光電催化的性能。

多數(shù)研究結(jié)果表明，負(fù)載Pt等貴金屬能提高二氧化鈦的光催化活性，載鉑還能延長(zhǎng)光催化劑的失活時(shí)間，并且具有很好的導(dǎo)電能力，其納米顆粒的大小光電耦合系統(tǒng)中有助于促進(jìn)氣相污染物的凈化。本申請(qǐng)以Pt/TiO₂-ZnO作為實(shí)驗(yàn)催化劑，希望以此催化劑能夠大大降解氣相污染物，以達(dá)到空氣凈化的效果。

發(fā)明內(nèi)容