活性炭负载TiO2吸附与光催化降解甲醛研究进展
惠世恩1
朱新伟1
王登辉1
刘长春2
1.西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 7100492.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054
摘要：甲醛污染日益严重,有效降解甲醛是亟需解决的现实问题.以生物质材料、不同变质程度的煤、石油焦等为原料制得的活性炭具有比表面积大、吸附效率高等优点,在吸附、分离甲醛污染物方面具有显著优势.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负载等,分析比较了活性炭和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.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.除了活性炭吸附甲醛外,TiO2无毒无害、安全绿色、光催化效率较高,是公认的较理想光催化降解甲醛等污染物的材料,根据TiO2光催化原理,通过—OH和—O2-两种氧化能力极强的活性物种,甲醛等污染物能被催化降解为CO2、H2O或其他无机小分子.然而,TiO2量子效率低、可见光吸收范围窄、重复利用率低等问题限制其大规模工业应用.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.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.通过控制活化与炭化过程,开发出具有特异吸附能力的活性炭;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、具有选择性的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.
关键词：甲醛活性炭TiO2光催化孔径分布表面官能团降解速率
分类号：TQ426(试剂与纯化学品的生产)TQ424.1(试剂与纯化学品的生产)
资助基金：国家自然科学基金(51906193)中国博士后科学基金资助项目(2020T130505)榆林市科技计划资助项目(CXY-2020-032)
论文发表日期：2022-03-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 1-12 )
英文信息