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    论文推荐|西安交通大学惠世恩教授:活性炭负载TiO2吸附与光催化降解甲醛研究进展bobty综合添加时间:2023-03-12

      综述了活性炭吸附机理及改性机理、TiO2光催化反应原理、提高光催化活性的途径、TiO2负载活性炭和TiO2/ AC对甲醛的吸附降解性能,并对活性炭改性、TiO2/ AC吸附-光催化的未来方向进行了展望。随着对TiO2机理的深入探究,制备去除效率高、吸附容量大、能耗低、具有选择性TiO2/AC材料,提升吸附催化协同材料的制备水平,有利于实现高效清洁降解甲醛的技术目标。

      1)综述并对比了活性炭及其改性、TiO2/AC对甲醛的吸附降解性能,对探索活性炭改性,提高其对甲醛的吸附性能提供了指导。

      2)综述了TiO2光催化原理,并可通过贵金属沉积、表面光敏化、金属离子掺杂、非金属离子掺杂等手段提高TiO2的光催化性能。

      随着经济社会高速发展,装修材料层见叠出,这些材料大都含有甲醛(HCHO)等污染物,甲醛危害性大、严重危害身体健康。甲醛治理方法分为源头治理和后期治理两类。可通过活性炭的孔径梯度分布和表面官能团吸附甲醛,具有材料易得、操作方便等优点。TiO2光催化降解技术是利用一定波长的光照射光触媒材料以产生参与反应的活性物种,将甲醛降解为CO2和H2O,产生空气净化的效果。

      活性炭以物理吸附为主,在一定压力、温度条件下会发生脱附,造成二次污染,通过酸化改性可改变活性炭的孔径分布和表面酸性官能团含量,将物理吸附转变为物理-化学联合吸附,可有效提高甲醛分子在活性炭表面的吸附。TiO2通过-OH和-O2-两种氧化能力极强的活性物种, 可以将甲醛等污染物催化降解为CO2、H2O或其他无机小分子。可以通过离子掺杂、复合敏化、负载等手段克服量子效率低、可见光吸收范围窄、重复利用率低等弊端,以得到较大规模的工业应用。

      1)活性炭以物理吸附为主,在一定压力、温度条件下会发生脱附,造成二次污染。通过酸化改性可改变活性炭的孔径分布和表面酸性官能团含量,将物理吸附转变为物理-化学联合吸附,可有效提高甲醛分子在活性炭表面的吸附。

      2)金属离子掺杂进TiO2后形成电子、空穴的浅捕获势阱, 非金属阴离子取代TiO2氧位后,改变结构的畸变程度,一定程度上减少了电子-空穴对的复合。通过复合敏化可将禁带宽度不同的半导体组合形成一个异质结,拓宽复合催化剂的光谱响应范围。

      3)将TiO2负载在活性炭上制得TiO2/AC吸附催化协同材料,有利于解决催化剂难以回收利用的问题,通过活性炭对甲醛的吸附与浓缩,为光催化提供良好的反应环境, 提高降解速率。

      1)综述并对比了活性炭及其改性、TiO2/AC对甲醛的吸附降解性能,对探索活性炭改性,提高其对甲醛的吸附性能提供了指导。

      2)综述了TiO2光催化原理,并可通过贵金属沉积、表面光敏化、金属离子掺杂、非金属离子掺杂等手段提高TiO2的光催化性能。

      bobty综合

      引用格式:惠世恩,朱新伟,王登辉,等.活性炭负载TiO2吸附与光催化降解甲醛研究进展[J].洁净煤技术,2022,28(2):1-12.

      惠世恩,西安交通大学能源与动力工程学院教授、博士生导师;全国优秀科技工作者,中国青年科技奖获得者,获得国务院政府特殊津贴荣誉。研究领域为:能源环境工程、燃烧与气固两相流、煤的洁净利用与污染防治。先后负责国家“六五”和能源部“七五”、“八五”科技攻关项目、国家科技支撑计划、973子课题、863子课题、国家自然科学基金等国家级项目多项。与企业开展深入合作,在新型燃烧器开发、煤的清洁高效利用、燃煤大气污染物防治等领域研发了数十项关键技术并获得广泛应用。获得国家发明奖2项,省部级科技成果奖10余项,发表论文300余篇,著有《煤的清洁利用与污染防治》《燃烧学》《燃油燃气锅炉》等“十二五”、“十三五”规划教材。

      王登辉,西安交通大学能源与动力工程学院副教授。主要从事大气污染物生成与防治、化石燃料及特种燃料的清洁高效燃烧、先进蓄热储能等方面的科研工作。主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金(面上/特助)、陕西省自然科学基础研究计划等纵向科研课题以及企业委托横向研究项目多项。发表SCI论文20余篇,获授权专利40余项。在绿色智慧能源利用、大气污染物治理领域创造了良好的经济和社会效益。