负载SiO2纳米颗粒石英纤维催化臭氧发生实验研究

摘要

臭氧的氧化性非常强，并且在氧化处理后不会对环境造成二次污染，故而臭氧的应用变得日益广泛。介质阻挡放电法是目前最主要的臭氧产生方法，虽然近些年许多学者对放电形式和放电结构进行改进和优化，但其臭氧浓度和产率仍有待于进一步的提高。本文通过在放电间隙内填充催化材料从而提高臭氧浓度和产率，实验研究不同放电参数的影响作用，并通过扫描电镜和红外等方法对催化材料进行表面表征，初步分析和研究催化臭氧发生的机理。
　　本文通过浸渍法制备负载SiO2纳米颗粒的石英纤维，在高频高压介质阻挡放电臭氧发生器的放电间隙内分别填充负载纤维，纯净纤维以及不填充石英纤维，研究不同放电条件下催化材料催化臭氧发生的效果。实验结果表明，三种情况下的臭氧浓度和臭氧产率变化趋势基本一致，在正常的放电峰值电压和放电频率下，填充催化材料可以有效的提高臭氧浓度和产率，特别是填充负载纤维时效果更加明显，比如当放电峰值电压为6.0~7.0 kV，气体流量为2.0 L/min时，填充负载纤维比未填充纤维所获得的臭氧浓度和臭氧产率最大分别提高了27.93％和34.29%。值得注意的是，当放电峰值电压或放电频率过大时，填充时的催化效果则不明显，甚至会抑制臭氧发生，导致臭氧浓度和产率下降。
　　通过表面表征检测结果发现，SiO2纳米颗粒直径在15 nm左右，颗粒的直径小，其所具有的比表面积很大。负载纤维表面附着许多SiO2纳米颗粒，表面粗糙，比表面积远大于纯净纤维，其催化臭氧发生的效果也最好。表面反应是催化臭氧发生的关键，表面粗糙，比表面积大，孔隙越多，则表面的吸附能力强，表面吸附的粒子越多，表面碰撞反应发生的概率越大，即表面反应的速率越大。在放电臭氧发生过程中，增大表面反应(O2+O)wall→O3的反应速率，则可以有效的提高臭氧浓度和臭氧产率。

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 填充床式臭氧发生器研究进展

1.3 表面催化臭氧发生机理研究进展

1.4 催化剂的制备方法

1.5 本文的主要研究内容

第2章 制备催化剂和搭建实验平台

2.1 制备催化剂

2.2 实验仪器及实验步骤流程

2.3 本章小结

第3章 负载纤维催化臭氧发生实验研究

3.1 放电特性研究

3.2 放电电压对催化臭氧发生的影响

3.3 放电频率对催化臭氧发生的影响

3.4 气体流量对催化臭氧发生的影响

3.5 催化剂使用寿命

3.6 本章小结

第4章 催化剂表面表征及催化机理初步研究

4.1 扫描电子显微镜显微结构分析

4.2 红外表征

4.3 催化机理初步分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 本文的创新之处

5.3 对未来工作的展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果