Fe2O3/TiO2纳米管光催化降解微环境苯系物的实验研究

采用阳极氧化-阴极沉积-阳极氧化法制备了三氧化二铁/二氧化钛(Fe2O3/TiO_2)复合纳米管阵列,以室内空气典型污染物苯系物为模拟反应物,研究了湿度与催化剂用量对苯系物气体光催化降解效果的影响,并分析了Fe2O3/TiO_2复合纳米管光催化降解苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯的反应历程。结果表明:该Fe2O3/TiO_2复合纳米管排列整齐均匀,相对纯TiO_2具有较高的可见光响应特性;光功率密度为0.9W/cm2、停留时间为10min,不同湿度和催化剂用量条件下总苯系物的降解率可以达到75%~95.3%;当湿度为60%,光催化剂用量为50cm2或62.5cm2时,各组分的降解率达到最高;湿度为0~30%,催化剂用量为25~37.5cm2时,各组分的降解率较高;在不同湿度下,苯系物各组分的氧化历程主要受正水离子及超负氧离子的数量影响。

TiO_2光催化降解VOCs工艺参数研究进展

半导体材料TiO_2光催化降解室内VOCs技术存在降解工艺参数千差万别、可见光利用率低、难以产业化等问题。目前国内外有大量研究以期明确光催化进程的机理、寻求合适的工艺参数从而提高光催化降解效率。VOCs特性、环境条件、光催化剂特性是影响反应进行的主要因素。研究发现,对于室内VOCs浓度水平,提高催化剂的吸附能力是关键,且VOCs之间的吸附竞争可以忽略不计。由于VOCs分子结构不同,不同VOC对空气湿度的响应不同;氧气浓度与温度均在接近室内环境时效率最高;在可见光范围内,降解率较低;接触时间越长,光催化效率越高。对TiO_2进行改性后可以解决光催化效率低的问题,但需要研究经济性与实用性以期实现产业化。

基于第一性原理的Fe掺杂锐钛矿型TiO_2(001)表面光催化性研究

基于密度泛函理论的第一性原理对不同掺杂方式和不同含Fe量的Fe/TiO_2(001)禁带宽度及C6H6分子在其表面不同位置的吸附能进行了研究。Fe原子掺杂纳米TiO_2的能带结构和态密度计算表明,表面间隙掺杂比替位掺杂更利于减小TiO_2的禁带宽度,且当掺杂浓度为6.122%时,相比纯TiO_2的禁带宽度减小幅度最大可达59.3%。通过吸附能的比较得出了苯分子在TiO_2(001)表面以水平吸附为主,在研究浓度范围内,随Fe原子掺杂浓度的增加,吸附能并不像带隙一样呈减小的趋势,而是当Fe原子掺杂浓度为4.167%时,吸附能的涨幅最大为63.2%。