纳米TiO2/壳聚糖复合材料降解室内空气中甲醛的实验研究

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随着社会经济的发展,人们对室内空气品质的重视程度也越来越高,甲醛作为一种常见的空气污染物,一直以来备受人们关注。光催化氧化降解甲醛是一种净化室内空气的有效手段,壳聚糖吸附净化甲醛是近些年来出现的一种新方法。本文拟将二者结合,制备一种纳米TiO2/壳聚糖复合材料用于室内空气净化,并探究相关因素对其降解甲醛效果的影响。首先,本文利用浸轧法、浸渍法、喷涂法三种后整理方法制备出了纳米TiO2/壳聚糖复合材料,通过对其进行SEM、EDX、XRD、FT-IR、UV-Vis DRS分析,研究了纳米TiO2/壳聚糖复合材料的微观形貌、元素组成与分布、结晶性、分子结构、紫外可见光的响应等特性。其次,设计了纳米TiO2/壳聚糖复合材料对室内空气中甲醛净化性能评价的实验方案,改造了空气净化材料检测用光催化密闭实验系统。最后,在光催化密闭实验系统中研究了不同制备工艺(整理方法、整理剂中光催化剂百分含量)、不同室内环境参数(空气相对湿度、甲醛初始浓度)、光源特性(光源功率、光源波长、光源辐照方式)对纳米TiO2/壳聚糖复合空气净化材料净化甲醛的效果影响。SEM、EDX与XRD分析都表明了纳米TiO2与壳聚糖无纺布复合成功;FT-IR分析表明,用含有9%纳米TiO2的整理剂通过浸轧法制备的复合空气净化材料内部有C-O-Si键的生成;UV-Vis DRS表明,用含有9%纳米TiO2的整理剂通过浸轧法制备的复合空气净化材料中光催化涂层的禁带宽度是3.21e V。在光催化密闭实验系统中进行的甲醛净化实验表明,浸轧法制备的空气净化材料对甲醛的净化能力最强,最优的纳米TiO2用量为9%;随相对湿度增加,复合空气净化材料对甲醛的净化效率先增加后减小,在25%~35%之间取得最大值;在甲醛初始浓度较低的条件下,随甲醛浓度的增高,复合材料对甲醛的降解效率提高;随光源功率的增加,复合材料对甲醛的净化效率逐渐提高;复合材料在主波长为254nm的低压汞灯辐照下对甲醛的净化效果优于365nm;在光源总功率相同的情况下,对复合净化材料进行双侧辐照所获得的净化效率高于单侧辐照时的效率。
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