纳米二氧化钛整理织物光催化降解甲醛研究.pdf

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西安工程科技学院硕士研究生学位论文
摘要
光催化技术是近几十年来在纳米技术的基础上得到快速发展的新
型净化技术。其原理是在光的照射下,催化剂将光能转化为化学能,
促进化合物的合成或降解。它是光化学反应与催化反应相融合的一种
新型催化技术,可以催化降解甲醛、烃类、芳香族类等有机物及细菌
等。与传统的方法相比,它不需苛刻的反应条件,无其它有害副产物,
而且催化剂可与多种载体结合,因此应用范围广泛。
本课题就纳米二氧化钦整理织物光催化降解甲醛进行了创新性
的探索研究,以织物为载体,纳米二氧化钦为催化剂,将光催化技术
与织物相结合,运用于甲醛气体的光催化降解处理。主要通过织物后
整理加工,使纳米二氧化钦附着于织物表面,在紫外光的照射下,发
生光催化发应。
在实验初始阶段,首先根据光催化反应的特点及评价效果的指标
甲醛降解率建立适合本实验要求的反应装置其次,对织物进行
整理实验,配制出分散稳定的整理液,根据纳米粉体的性质及前期尝
试性实验,制定恰当的整理工序,由正交实验得出最佳整理实验工艺
最后,根据测试结果,分析数据找出规律并得出结论。由正交设计,
非织造布得出光催化降解率可在左右,而对于涤棉平布,其降
解率可达到,活性炭滤网则可达到甚至由
此可看出,织物经过功能整理后,能够具备一定的光催化能力。
本课题开展了以织物为载体,纳米二氧化钦为催化剂的光催化降
解甲醛气体的研究,它是纳米光催化技术在纺织领域中应用的尝试与
探索,对进一步的深入研究有一定的参考价值。
关键词光催化纳米二氧化钦甲醛织物
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第一章绪论
,光催化技术的发展
光催化是指在光的照射下,催化剂将光能转化为化学能,促进
化合物的合成或降解的过程。它是光化学反应与催化反应相融合的
一种新型催化技术。
在世纪五六十年代,曾有人开始研究的光催化作用,主
要是一些光氧化反应,但由于量子产率低,实际应用意义不大,没
有引起广泛的注意至年,正值能源危机之际,和
在杂志上发表了关于,电极上光解水制备氢的
文章,这对于缓解能源危机有着重大的实际意义,因此引起了学术
界的广泛注意,这可以看作多相光催化新时代开始的标志。从那时
起,来自化学、物理、材料等领域的学者开始了围绕太阳能的转化
和储存、光化学合成以及多相光催化过程原理的研究,并努力试图
提高光催化的效率。年用氧化钦作光催化剂氧化为
,开创了用光催化剂处理污水的先河世纪年代末,纳
米技术的发展为光催化技术提供了先进的技术手段与新型材料,大
大促进了光催化技术的发展。经过近几十年的发展,光催化技术已
在众多领域,如环保、健康等取得了可喜的进步。
纳米科学与光催化技术
‘纳米科学与光催化技术的关系
纳米科学主要是指研究尺寸在之间的物质所组成
的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用等。其学科大致
包括纳米体系物理学纳米化学,纳米材料学,纳米生物学,纳米
电子学,纳米加工学纳米力学
自世纪年代诺贝尔物理奖获得者提出
了若从原子和分子水平上控制物质将会出现新的作用和新的效应的
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报告后,科研工作者开始了对纳米体系的相关研究。年,扫描
隧道显微镜与原子显微镜的出现对纳米技术的发展起到了极大的推
动作用,它对研究纳米材料的性能、微结构、开发研制新型纳米材
料等提供了新的先进技术与手段
在纳米材料研究领域,人们发现,当固体材料的尺寸进入纳米
量级时,其本身和由这些纳米粒子构成的纳米固体将会出现一些基
本效应,主要体现在以下四个方面, 由此并能派生出许多传统固体
不具备的特殊性质,如光催化特性、超吸收现象、增强增韧性等

①尺寸效应
这主要是当超微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导
态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体的周
期性的边界条件将被破坏非晶体纳米微粒的颗粒表面层附近原子
密度减小,导致其声、光、电、磁、热、力学等特性均会呈现新的
尺寸效应,如光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移,磁
有序态向无序态,超导相向正常相的转变等。
②表面效应
随着微粒粒径减小,微粒表面急剧变大,引起表面原子数迅速
增加,因此位于表面的原子将占相当大的比例,形成高的比表面,
从而大大增加了纳米粒子的活性。