TiO光催化涂料的制备及其降解甲醛研究

摘要

甲醛是室内的主要污染物之一。涂料作为最为普通的室内建筑材料成为甲醛污染的重要来源。甲醛对人体危害极大，大量吸入还可能导致死亡，所以人们对涂料的要求越来越侧重于其对甲醛的净化能力。半导体光催化技术以其反应速度快、时间短、反应无选择性、所需反应温度低（室温即可）、催化剂无毒性、设备简单、成本低等特点被认为是室内空气污染净化方面最有前景的技术，是所有空气治理技术中最为理想的一种，而二氧化钛以其高效且环保的特点成为最理想的光催化剂。 本文就是在这样的社会背景下开展实验的，主要进行了二氧化钛光催化涂料的制备并进行涂料常规性能表证及其光催化能力的各种影响因素的讨论，同时考察了耐久性实验。主要研究工作如下： 1、通过流变法和沉淀法进行分散剂的筛选。流变法发现随着分散剂与粉末的质量比由0.04变化到0.12，分散剂LOPON®890、OROTAN快易、Cognis875、Cognis3204、FX-106同时在质量比达到0.08时表现出稀化成液的现象，具有较好的流变性；沉淀法发现加入分散剂LOPON®890的溶液沉降层最薄，通过TEM看到该分散剂对TiO2具有较好的分散效果。 2、通过净化实验进行二氧化钛光催化材料的筛选。实验结果表明粉末状二氧化钛比液体触媒对甲醛的降解效果好，铜金属掺杂的二氧化钛粉末比硅掺杂二氧化钛和纯二氧化钛粉末对甲醛的降解效果好，铜金属的掺杂实现了二氧化钛在可见光范围内的响应。 3、经过光催化材料改性的涂料，其各项常规性能均符合要求，24小时其对甲醛的降解率可达75％。影响该涂料光催化降解甲醛能力的因素很多，实验结果表明：随着温度从18℃升高至28℃，涂料对甲醛的降解率有所升高；随着湿度从30％升高至80％，涂料对甲醛的降解率先升高然后降低，并非呈单调递增的趋势；随着甲醛原液初始注入量从5μL提高到20μL，涂料对甲醛的降解率反而降低；在日光灯条件下，涂料对甲醛的降解能力远大于在紫外光条件下；涂膜厚度的增加对提升涂料降解甲醛能力的作用不大；一定的风速有利于光催化反应的进行，但是过大的风速反而抑制反应的进行。 4、经测试，该涂料对甲醛的降解率可达75％，经过四天饱和实验后仍可达65％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景及研究意义

1.1.1室内环境主要污染物的类型及危害

1.1.2室内环境污染的来源

1.1.3室内污染控制方法

1.2.建筑涂料

1.2.1建筑涂料的发展现状

1.2.2涂料的定义

1.2.3涂料的组成

1.2.4涂料的分类

1.3二氧化钛光催化材料

1.3.1光催化材料的发展现状

1.3.2 TiO2光催化原理

1.3.3影响TiO2光催化剂催化活性的因素

1.3.5 TiO2光催化剂的制备

1.3.6 TiO2光催化剂的改性

1.4光催化剂在涂料中的应用

1.5论文选题的意义及主要的研究内容

1.5.1论文选题的意义

1.5.2论文主要研究内容

第二章　光催化涂料的制备实验部分

2.1实验原料

2.2实验仪器及设备

2.3分散剂的筛选

2.3.1流变法

2.3.2沉淀法

2.4光催化剂的筛选

2.5光催化涂料的制备

2.5.1涂料组分的确定

2.5.2常规涂料的制备

2.5.3光催化涂料的制备

2.6涂料性能测试

2.7本章小结

第三章光催化涂料降解甲醛实验

3.1实验中所用的试剂

3.2实验中所用的仪器

3.3实验装置

3.4标准曲线的绘制

3.4.1 AHMT分光光度法原理

3.4.2实验过程

3.5气密性的测定

3.6净化效率测试

3.7光催化涂料净化耐久性试验

3.8本章小结

第四章　光催化涂料降解甲醛影响因素

4.1光催化涂料降解甲醛影响因素讨论

4.1.1光源与光强

4.1.2甲醛初始浓度

4.1.3吸附

4.1.4温度

4.1.5湿度

4.1.6光催化剂TiO2

4.1.7 PH值

4.1.8外加催化剂

4.2实验结果及讨论

4.2.1分散剂对TiO2光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.2分散剂的添加量对TiO2光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.3TiO2光催化剂对光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.4TiO2光催化剂的添加量对光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.5温度对TiO2光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.6湿度对TiO2光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.7甲醛初始浓度对TiO2光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.8光源对TiO2光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.9涂膜厚度对TiO2光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.10表面风速对TiO2光催化涂料降解甲醛的影响

4.2.11涂料耐久性测试

4.3本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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