Cu-TiO2光催化降解甲醛气体的研究及应用(2)

将钛酸丁酯Ｔｉ（Ｃ２１９０）。剧烈搅拌下滴加到２／３用量的无水乙

醇中，搅拌后得到均匀透明溶液，再将溶有硝酸铜［ＣｕＣＮ０３）： ３Ｈ２０（掺杂Ｃｕ２＋的摩尔百分数为２％）１的稀硝酸于剧烈搅拌下缓慢加入上述溶液，在剧烈搅拌下将剩余ｌ／３用量的无水乙醇缓慢滴完，剧烈搅拌后，所得液体溶胶于室内陈化９６

ｈ，

形成十凝胶，进行抽滤后放入烘箱１０ｈ烘干，缓慢升温到５００℃，恒温２ｈ，取出放在室内自然冷却，研碎备用，制得Ｃｕ—ＴｉＯ：。将溶有硝酸铜的稀硝酸换成一定量的去离子水，重复以上过程，制得纯ＴｉＯ：作对比分析用。

１．３

Ｃｕ－ＴｉＯ：光催化降解甲醛气体效果测试利用环境测试舱模拟民用室内环境（见图１），温度设置

在（２３±０．５）℃，湿度设置在（４５±３）％。把２．５“Ｌ浓度为３７％一４０％的甲醛溶液滴加在培养皿上，放入环境测试舱，待其充分挥发，使整个环境测试舱中的甲醛气体浓度为１ｍｇ／ｍ３。将Ｃｕ—ＴｉＯ：以２ｇ，／ｍ，均匀负载到０．１ｍ：的玻璃上，利用町见光源进行激发，使其产生光催化作用。按ＧＢｆｌ＇１５５１６－－－１９９５规定采用乙酰丙酮分光光度法，每隔６０ｒａｉｎ采样１０Ｌ舱内的气体，测试环境测试舱中甲醛浓度的变化。

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图１环境测试舱模拟民用室内环境示意

１．４

Ｃｕ＿ＴｉＯ：性能表征ＸＲＤ表征：日本Ｒｉｇａｋｕ

Ｄ／ｍａｘ２５５０

ＶＢ／ＰＣ型Ｘ衍射仪，采用Ｃｕ靶Ｋ仅辐射（入＝０．１５０４ｎｍ），石墨单色器，工作电压４０ｋＶ，电流１００ｍＡ，扫描速率４

ｏ／ｍｉｎ。

ＤＲＳ表征：岛津一２４５０犁ＵＶ—ＶＩＳ分光光谱仪，以标准万　

方数据ＢａＳＯ。粉末为参比，扫描范围为２００—１０００

ｎｍ。

２结果与讨论

２．１

Ｃｕ—Ｔｉ０２光催化效果

图２为环境测试舱内甲醛气体分别在自然条件、纯ＴｉＯ：

光催化和Ｃｕ—ＴｉＯ：光催化下的浓度变化情况。

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图２环境测试舱内甲醛气体的浓度变化

从图２可以看出，依靠宅气自身能力去净化甲醛气体是不现实的。纯ＴｉＯ：在可见光源的照射下，对甲醛气体具有一定的光催化作用，但效果不佳，在２４０ｍｉｎ对甲醛气体浓度降解１６．２％。利用纳米杂化技术和溶胶一凝胶技术制备的Ｃｕ—ｍｉｎ对甲醛气体浓度降解可以达到５６．７％。

ＧＢ

５０３２５－－２００１《民用建筑工程室内环境污染控制规范》

将甲醛列为实施污染控制的污染物。其污染物浓度限量为Ｉ类民用建筑工程小大于０．０８ｍｇ／ｍ３，１１类民用建筑工程不大于０．１２ｍｓ／ｍ，。图３为Ｃｕ—ＴｉＯ：对环境测试舱内甲醛气体光催化效果曲线。

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图３环境测试舱内Ｃｕ—ＴｉＯ：对甲醛气体光催化效果

从图３可知，在可见光下Ｃｕ—ＴｉＯ：对浓度为ｌｍｇ／ｍ３的甲醛气体进行光催化降解，经过８．０７ｈｊ将甲醛气体浓度降解达到Ⅱ类民用建筑标准要求，经８．４０ｈ，将甲醛气体浓度降解

达到Ｉ类民用建筑标准要求。

２．２

Ｃｕ—Ｔｉ０２性能表征

图４为纯ＴｉＯ：的ＸＲＤ分析，图５为Ｃｕ—ＴｉＯ：的ＸＲＤ分

析。

ＮＥＷＢＵＩＬＤＩＮＧＭＡＴＥＲＩＡＬＳ

７９

ＴｉＯ：对甲醛气体具有很好的光催化效果，在２４０

Cu-TiO2光催化降解甲醛气体的研究及应用

张浩，等：Ｃｕ＿Ｔｉｏ：光催化降解甲醛气体的研究及应用

图４纯Ｔｉ０２的ＸＲＤ分析

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图５Ｃｕ－Ｔｉ０２的ＸＲＤ分析

对比图４和图５可以看出，图４中只有非正分锐钛矿型Ｔ站砣Ｏ：衍射峰；图５中出现锐钛矿型ＴｉＯ：衍射峰的同时也出现金红石型ＴｉＯ：的衍射峰，说明掺杂Ｃｕ可以促进非正分锐钛矿犁Ｔｉ。花Ｏ：向锐钛矿型ＴｉＯ：转变，同时诱导生成金红石型ＴｉＯ：。尽管单从晶型上分析，金红石犁晶体的粒径较大，其光催化效果不如锐钛矿型晶体，但是一定比例的锐钛型与金红石型混合的ＴｉＯ：晶体将具有更高的光催化活性，这是因为尽管金红石型ＴｉＯ：的带隙能稍小于锐钛矿型的，但从量子产率的角度来看，纳米金红石型ＴｉＯ：对光的利用率更高ｌ｝卅。

图６为纯ＴｉＯ：和Ｃｕ—Ｔｉ０２的ＤＲＳ对比分析。

图６纯ＴｉＯ：和Ｃｕ—ＴｉＯ：的ＤＲＳ对比分析

从图６可以看出，Ｃｕ—ＴｉＯ：虽然在紫外光区和可见光区的交界处出现拐点，但是其对光的吸收能力没有如纯ＴｉＯ：那样大幅度降低，而是有一个平缓的趋势，逐渐过度到可见光区，这证明了Ｃｕ—ＴｉＯ：可以较好地响应可见光源的激发，产生

８０

新型建筑材料

２００９．９

万　

方数据光催化效果，并且紫外光起始明显向长波方向发牛移动，即发生红移现象。

３

Ｃｕ．Ｔｉｏ：在新型环保建筑材料中的应用探讨

３．１

降解甲醛多子Ｌ调湿材料

将一定比例的负载Ｃｕ—Ｔｉ０：后的活性炭纤维、高吸水性

树脂凝胶、沸右粉、发泡剂、稳定剂等复合，制成一种复合型纳米ＴｉＯ：降解甲醛的多孔调湿材料闱，这种材料利用活性炭纤维

负载纳米ＴｉＯ：颗粒在光催化的条件下降解甲醛作用，高吸水性树脂凝胶和沸石粉的自动吸放湿能力调节湿度，再利用发泡剂形成材料内部的微孔，制成多孔的纤维板材，使得这种多孔纤维板材具有吸附甲醛、调节湿度的作用。３．２防污自洁玻璃、陶瓷

镀有Ｃｕ—ＴｉＯ：薄膜的表面具有高度的自清洁效应，一旦

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