[發明專利]一種甲醛降解實驗艙、實驗方法及用光催化劑降解甲醛的應用

在審

• 申請號: 201710268455.5
• 申請日: 2017-04-23
• 公開（公告）號: CN106984188A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 呂陽;王海峰
• 申請（專利權）人: 王海峰
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/72;B01L1/00;B01L1/02;B01J27/04;B01J27/053;B01J23/72
• 代理公司: 大連星海專利事務所21208
• 代理人: 花向陽,楊翠翠

技術領域

本發明涉及一種甲醛降解實驗艙、實驗方法及用光催化劑降解甲醛的應用

，其屬于環保技術領域。

背景技術

光催化技術是二十世紀七十年代以來隨著納米科學技術的崛起逐步發展起來的新興研究領域。影響TiO₂催化劑性能的因素主要有粒徑和表面積、混晶效應和晶相缺陷。對TiO₂進行摻雜改性后，不僅能對光生電子、空穴進行捕獲，而且能擴大其光吸收波長范圍，從而提高光量子效率。TiO₂摻雜改性主要包括摻加過渡金屬元素，非金屬以及稀土金屬元素。過渡金屬元素可以有多種化合價，在TiO₂中摻雜少量的過渡金屬離子，可使其成為光生電子-空穴對的淺勢俘獲阱，延長電子與空穴的復合時間，并且能使催化反應的響應光譜向可見光擴展，從而提高TiO₂的光催化效率。非金屬摻雜可提高光催化活性主要是因為非金屬摻雜可以使摻雜復合物的復合禁帶寬度小于TiO₂的禁帶寬度，從而使TiO₂的吸收邊向可見光移動。稀土元素的摻雜提高納米TiO₂光催化活性主要有兩方面原因。首先：稀土元素包裹在TiO₂表面，能夠吸收較寬范圍的光輻射，并把能量傳遞給TiO₂，從而提高光催化活性。其次，稀土金屬摻雜后會引起TiO₂晶格膨脹，適度的晶格膨脹引起更多氧缺陷（雜質缺陷），從而在導帶底引起更多的淺能級成為捕獲電子的陷阱，稀土離子在價帶頂引入的淺能級則成為捕獲空穴的陷阱，電子、空穴被捕獲分離后又各自被激發向表面遷移，這就大大加強了電子-空穴對的有效分離，從而有利于光催化活性的提高。

非金屬摻雜TiO₂在可見光下的光催化活性需要進一步提高，而金屬摻雜可以增強光催化活性，所以對其進行共摻雜能制備出在可見光下具有更高活性的光催化劑成為科研人員研究的重點。近年來，人們相繼開發了許多TiO₂摻雜的制備方法，大致可以分為兩大類，即氣相法和液相法，而以液相方法得到廣泛應用。液相法制備納米摻雜TiO₂主要有膠溶法、沉淀法、水熱法、溶膠－凝膠法等，關鍵在于得到一種簡便易行，成本低，催化性能好的催化劑制備方法。

發明內容

為解決現有技術中摻雜效率低、工藝復雜、成本高、普適性差，得到成品催化劑活性低的的問題，本發明提供一種甲醛降解實驗艙、實驗方法及用光催化劑降解甲醛的應用，該實驗艙結構簡單，用光催化劑降解甲醛的應用實驗十分方便。

本發明采用的技術方案為：一種甲醛降解實驗艙，它包括一個設有艙門的實驗艙，它還包括空氣泵、針閥和緩沖容器，所述實驗艙內設有兩個小型風扇，在實驗艙內的上部設有一個排氣口、日光燈管和承載體，所述空氣泵通過管道依次連接針閥、緩沖容器、控制閥和實驗艙。

所述的一種甲醛降解實驗艙的實驗方法，在實驗開始前，打開艙門，將光催化劑承載體放入實驗艙內后，關閉艙門、打開針閥、控制閥及排氣口，使用空氣泵打氣清潔實驗艙，然后關閉排氣口，將少量脫脂棉塞入針閥中，使用進樣針往脫脂棉中注射甲醛，甲醛氣體在緩沖容器中緩存一段時間，然后開啟空氣泵往實驗艙中進樣，一段時間后關掉空氣泵電源，并關閉控制閥，此時甲醛氣體進入實驗艙中，通過控制進樣針的進樣量和針閥、控制閥的開閉控制實驗艙內甲醛濃度不大于1.5 mg/m³，打開小型風扇攪動實驗艙內空氣，使甲醛均勻分布于實驗艙內，此時打開日光燈管進行實驗，計時并檢測甲醛濃度。

所述的甲醛降解實驗艙內用光催化劑降解甲醛的應用，包括以下步驟：

（1）將光催化劑置于含有甲醛的實驗艙內，光催化劑的濃度為0.1-0.5mg/m³；實驗艙內的甲醛濃度不大于1.5 mg/m³；

（2）采用光源對光催化劑進行照射，光源采用日光燈管；

所述光催化劑包括Cd_xMn_1-xS、Cu_y-TiO₂和SO₄^2-修飾Co_z-TiO₂，其中：x 代表Cd的摻雜量，1-x代表Mn的摻雜量，x為摩爾百分數；y為摩爾百分數代表銅摻雜量，z為摩爾百分數代表銅摻雜量；x的取值范圍0.4-0.6，y的取值范圍1.0-3.0，z的取值范圍1.5-2.5。