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揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是一種重要的大氣污染物，主要產(chǎn)生于燃料燃燒、交通運輸和裝修裝飾材料等方面，對人類賴以生存的自然環(huán)境造成了危害，并嚴(yán)重威脅著人體的健康。丙酮(C3H6O)和甲醛(CH2O)是兩種典型的小分子揮發(fā)性有機(jī)污染物，廣泛產(chǎn)生于工業(yè)生產(chǎn)過程及裝飾材料中。近幾十年來，在空氣污染治理領(lǐng)域，半導(dǎo)體光催化技術(shù)得到了廣泛的研究。其中TiO2光催化劑以其物理化學(xué)性能穩(wěn)定、氧化能力強和無二次污染等優(yōu)點，得到了廣泛的關(guān)注，具有良好的應(yīng)用前景。如何進(jìn)一步提高TiO2光催化劑的性能，同時降低其應(yīng)用成本，成為越來越多學(xué)者研究的重點。
本研究以價廉易得的凹凸棒石粘土為原料，采用簡單的方法合成了Cu/TiO2/有機(jī)改性凹凸棒石(CTOA)復(fù)合光催化劑。采用XRD、FT-IR、TEM、SEM和BET等多種表征手段對所得樣品進(jìn)行測定分析。XRD和SEM分析結(jié)果表明，改性前后凹凸棒石的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變化，但纖維狀結(jié)構(gòu)明顯增加，有利于Cu/TiO2與改性凹凸棒石的均勻復(fù)合。FT-IR分析表明，有機(jī)改性凹凸棒石的表面出現(xiàn)了新的吸收峰。由XRD分析結(jié)果和TEM圖中的晶格條紋可知，在CTOA復(fù)合光催化劑中含有銳鈦礦相TiO2和CuO?？讖椒植记€表明，CTOA復(fù)合光催化劑中存在微孔和介孔兩種孔結(jié)構(gòu)。
通過CTOA復(fù)合光催化劑在紫外光照射條件下對空氣中丙酮和甲醛的降解效果，對該催化劑的催化活性進(jìn)行了評價，結(jié)果顯示，所制得催化劑性能穩(wěn)定，能高效降解空氣中的丙酮和甲醛，具有良好的應(yīng)用前景。在最優(yōu)條件下制備的復(fù)合光催化劑，反應(yīng)6h后對丙酮的降解率能夠達(dá)到90.32％，反應(yīng)2h后甲醛的降解率達(dá)到90％，相比商用TiO2具有更好的催化活性。本研究對CTOA復(fù)合光催化劑降解丙酮和甲醛的過程和機(jī)理進(jìn)行了簡單探討。利用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對凹凸棒石進(jìn)行表面改性，能夠大大改善樣品表面的疏水性，同時能夠促使復(fù)合光催化劑中微孔-介孔復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的形成，有利于樣品對目標(biāo)污染物的降解。摻雜的Cu能夠有效抑制光生電子的復(fù)合速率，從而大大提高光催化降解的效率。

    doi：
    10.7666/d.y2098406
    關(guān)鍵詞：
    有機(jī)改性 凹凸棒石 丙酮 復(fù)合光催化劑 揮發(fā)性有機(jī)污染物 空氣污染治理
    作者：
    王鶴
    學(xué)位授予單位：
    武漢理工大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    環(huán)境工程
    導(dǎo)師姓名：
    張高科
    學(xué)位年度：
    2012
    語種：
    中文
    分類號：
    O643.36 X51
    在線出版日期：
    2012年09月29日