（环境工程专业论文）二氧化钛分子筛复合催化剂的合成及其光催臭氧耦合降解乙醛性能的研究.pdf

。； tfpl，lll j p h d d i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt os h a n g h a ij i a ot o n gu n i v e r s i t y o z o n e a s s i s t e dp h o t o c a t a l y t i c d e g r a d a t i o no fg a s e o u sa c e t a l d e h y d eo n t i 0 2 m o l e c u l a rs i e v ec o m p o s i t ec m l y s t s a u t h o r ：h u a n gx i n a d v i s o r ：s h a n g g u a nw e n f e n g s p e c i a l t y ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g s c h o o lo fe n v i r o n m e n t a ls c i e n c ea n d e n g i n e e r i n g s h a n g h a ij i a ot o n gu n i v e r s i t y d e c e m b e r , 2 0 0 9 上海交通大学。 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签智f 丞 斤乏 马期：沙o 年5 月日 上海交通大学+ 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、， 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密口，在解密后适用本授权书 本学位论文属于 不保密囱。 ( 请在以上方框内打“) 指导教师签名： 日期：刎哞多月2 改 羲阳 、备 月 鍪 者 懈 ，哞警小 埘 沙 上海交通大学博士学位论文答辩决议书 姓名黄欣学号0 0 6 1 6 0 2 0 1 6 所在 环境工程 学科 指导教师 上官文峰 答辩 2 0 1 0 0 6 0 7 答辩 上海交通大学机械与动力学院a 楼5 0 1 室 日期 地点 论文题目 二氧化钛分子筛复合催化剂的合成及其光催化臭氧耦合降解乙醛性能的研究 r厂p， 。 投票表决结果：一f _ j j ( 同意票数实到委员数应到委员数)答辩结论：翻通过口未通过 评语和决议： 空气中污染物浓度低，流速快，污染物不易在催化剂表面铍氧化，因此提高催化剂对 ：空气中有机污染物的吸附和富集可以促进反应快速进行。本论文以活性炭和分子筛负载二氧 术进行降解。论文选题较前沿，研究结果对于室内空气净化技术的进一步探索和应用具有指 j 导意义。 论文的主要创新性研究成果包括： 1 ) 通过对不同载体的研究发现。载体的导电性、孑l 结构特点以及所负载二氧化钛晶体 。的性能( 如负载量、晶型等) 对光催化、臭氧及光催化臭氧耦合降解乙醛活性有较大影响， ：分子筛的结构特点有助于光催化一臭氧耦合作用的提高。 2 ) 通过分子筛载体研究，阐述了多孔载体中的孔径对光催化臭氧耦合作用的影响，发 现了择形吸附对光催化臭氧耦合活性的影响，以及以h z s m 5 为载体的催化剂适用于小分 ：子有机气体的降解。 3 ) 发现了c u 化合物有利于增强催化剂的光催化活性，m n 化合物有利于提高催化剂在 臭氧降解乙醛的利用率，并揭示了光催化臭氧耦合降解乙醛过程及过渡金属离子在光催化臭 氧耦合过程中的作用，对今后载体的改性和高活性催化剂的研究具有参考价值。 该论文研究思路新颖，研究内容丰富，实验设计和研究方法合理；数据翔实，结果分析 合理，撰写规范，条理清晰。作者攻读博士学位期间在国际和国内重要学术刊物和会议上发 表多篇论文，并已申请专利两项，表明作者具有坚实的理论基础与专业知识及较强的科研工 作能力。 在论文的答辩过程中，该同学对论文的叙述条理清晰，回答问题正确。答辩委员会一致 同意通过博士学位论文答辩，建议授予博士学位。 ， 飞霹列口辱参具7 b 职务姓名 职称单位签名 主席 王文华教授 上海交通大害 e硎 答 中科院上海硅酸盐拆究所 荔气7 1 辩 委员曾宇平研究员 委 委员 姚建教授上海大学 瓶覆l ， 员 会 委员王嘉松 教授上海交通大学确 成 员 委员 孙同华研究员 上海交通大学 亿7 缓 签一 j 委员 名 委员 i 秘书 袁坚副教授 上海交通大学乱c 钞 摘要 二氧化钛分子筛复合催化剂的合成及其 光催化臭氧耦合降解乙醛性能的研究 摘要 随着生活水平的提高，人们对室内空气的质量要求也越来越高，空气净化的研究也 逐渐成为人们所关注的热点。空气净化的方式有许多种，各有优缺点，例如：利用光催 化降解有害气体，其优点是能耗低、操作简单、无二次污染；缺点是效率低、反应速度 慢，且光催化剂易失活；臭氧氧化技术虽然氧化能力强，但臭氧本身也是污染物，会带 来二次污染，且臭氧的氧化没有选择性，无法针对目标污染物进行选择性氧化，另外现 有的臭氧氧化工艺比较复杂，初期投资及运行费用很高，操作工艺比较复杂。 近期利用光催化臭氧协同作用降解有机污染物也取得了一定进展，但主要是局限 在反应物浓度、臭氧浓度、空气温湿度及紫外灯强度对降解的影响，而对于催化剂的负 载量、晶型、载体材料类型、载体的孔结构及孔径分布以及载体的过渡金属离子改性对 光催化臭氧降解的影响以及机理研究甚少，而这些研究对于提高光催化臭氧耦合降解污 染物的效率是非常具有实验指导意义。空气中污染物浓度低，流速快，污染物不易在催 化剂表面被氧化。因此，提高催化剂对空气中有机污染物的吸附和富集可以促进反应快 速进行。分子筛是良好的吸附材料，尤其适合对有机小分子污染物的吸附。因此本文主 要研究二氧化钛负载量、晶型、分子筛材料类型、孔径分布、孔径尺寸以及利用过渡金 属对分子筛改性后对光催化臭氧降解污染物的影响及机理。其结论分述如下： 1 对负载二氧化钛的煤制活性炭与竹制活性炭的性能研究中发现，载体导电性会影 响催化剂光催化性能，导电性能好的载体负载二氧化钛后的活性反而较差；另外 载体的规整有序孔结构和孔径分布直接影响到臭氧氧化乙醛的效率；在光催化臭 氧耦合体系中，臭氧在降解乙醛所起的作用较光催化更为明显，竹制活性炭为载 体的催化剂对臭氧的利用率高，因此其光催化臭氧耦合对乙醛的降解效率更高。 2 在t i 0 2 m c m 4 1 复合催化剂中，负载的二氧化钛晶体颗粒的分布量和形态直接 影响到催化剂的活性，在保证载体有较高比表面积的前提下，具有适量、分布均 匀且晶相合适的二氧化钛晶体颗粒是提高光催化活性的关键；在m c m - 4 1 上负 载的t i 0 2 可以改善其表面憎水性，增强对乙醛分子的吸附性能，增大了臭氧与 第1 页 摘要 乙醛分子的接触时间和机率，提高了臭氧的利用率。 3 臭氧浓度以及反应物与催化剂的接触时间将影响降解效率，臭氧浓度有利于降解 效率的提高，气固两相的接触时间也会影响单位时间的降解量，如何在传质速率 和表面反应速率之间找到平衡点，是提高单位时间降解量的关键。 4 通过对三种不同载体对比发现，择形吸附与催化剂载体的孔径尺寸、反应物分子 半径及形状有关；择形吸附能大大提高载体对目标反应物的选择性吸附量，从而 提高反应物在催化剂上的浓度，使得催化( 光催化、臭氧氧化，或者两者的耦合 催化) 反应速率大大提高。通过对载体的紫外线的吸收性能与催化剂活性关系的 研究结果表明，竹制活性炭对紫外线强烈吸收使得t i 0 2 b c 在光催化以及光催化 臭氧耦合下活性均不高，m c m - 4 1 和h - z s m 5 对紫外线的不吸收使得 t i 0 2 m c m - 4 1 和t i 0 2 h - z s m 一5 在光催化以及光催化臭氧耦合下的活性较高。 5 通过离子交换法得到了m z s m 一5 ( m = z n 、c u 、m n ) ，并以此为载体合成了 t i 0 2 m - z s m - 5 系列催化剂。降解乙醛实验结果标明：在单一紫外灯照射下， m - z s m 一5 均表现出一定的光催化活性，其活性顺序为：c u - z s m 5 z n - z s m 一5 m n - z s m 一5 。但在负载二氧化钛后，其光催化活性没有明显提高， t i 0 2 z n - z s m 一5 和t i 0 2 i c l l z s m 5 还出现下降。在单一臭氧条件下，m z s m 5 和 t i 0 2 m - z s m - 5 均对乙醛有一定降解率，尤其以m n - z s m 5 的活性最高，负载二氧 化钛的m - z s m 一5 的活性均比相应的m - z s m 5 低。在光催化臭氧耦合降解乙醛过 程中，m - z s m - 5 和t i 0 2 m z s m 一5 对乙醛的降解效率均比单一光催化或单一臭氧 下高，其光催化臭氧耦合下的活性顺序为：t i 0 2 m n z s m - 5 m n - z s m 5 c u - z s m - 5 t i 0 2 c u - z s m - 5 z n z s m 5 t i 0 2 z n - z s m 5 。 6 在m - z s m - 5 中( m = z n 、c u 、m n ) ，乙醛分子易于z n 、c u 、m n 离子结合形成 了相对的稳定态，难以迁移到二氧化钛表面发生光催化降解，因此m - z s m 5 在 负载二氧化钛后的光催化活性没有得到明显改善，甚至还有降低。m n - z s m 5 在 臭氧存在下对乙醛的降解率相比z n - z s m 5 和c u z s m 5 要高，这是由于m n 离 子易促使臭氧分解产生活性氧原子，因此对臭氧的利用率最高，但m - z s m 5 在 负载二氧化钛后，降解率均略有下降，这可能是如下两个原因：一是比表面积下 降，二是负载的二氧化钛覆盖部分过渡金属离子，使反应活性位减少。在光催化 臭氧耦合条件下，乙醛降解率提高的原因一方面是由于紫外灯和臭氧在催化剂上 直接氧化乙醛，另一方面产生的光生电子通过与臭氧分子反应产生大量的活性氧 原子增强了对乙醛的降解作用。 关键词：空气净化，光催化，臭氧氧化，耦合作用，乙醛，过渡金属离子 第页 a b s t r a c t o z o n e a s s i s t e dp h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o no f g a s e o u sa c e t a l d e h y d eo n t i e 2 肌o l e c u l a rs i e v e c o m p o s i t ec a t a l y s t s a b s t r a c t n o w a d a y s ，i n d o o ra i rq u a l i t yi sp a i dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n 谢n ii m p r o v e m e n to fo u rl i v i n g s t a n d a r d i n d o o ra i rp u r i f i c a t i o na l s og r a d u a l l yb e c o m e sh o ti s s u e h o w e v e r , t h e r ea r es o m a n yk i n d so fa i rp u r i f i c a t i o nm e t h o d s ，w h i c hh a v ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s p h o t o c a t a l y t i ci san e wt e c h n o l o g yf o rd e g r a d a t i o no fp o l l u t i o ng a s i t sa d v a n t a g e sa r el o w e n e r g yc o n s u m p t i o n , s i m p l eo p e r a t i o n , n os e c o n d a r yp o l l u t i o n ；d i s a d v a n t a g e sa r el o w e f f i c i e n c y , l o wr e a c t i o nr a t e , e a s i l yl o s ta c t i v i t yo fc a t a l y s t o z o n eo x i d a t i o ni sa n o t h e r t h n o l o g yf o rr e m o v a lo fa i rp o l l u t i o n h o w e v e r , o z o n ec a nb r i n ga b o u ts e c o n d a r yp o l l u t i o n t h o u g hi th a ss t r o n go x i d a t i o na b i l i t y , a n do z o n a t i o ni sn o ts e l e c t i v e , c a nn o tt a r g e ts e l e c t i v e o x i d a t i o no fp o l l u t a n t s a tt h es a m et i m e ，t h eo p e r a t i o n a lp r o c e s s e so fo z o n eo x i d a t i o nf o r r e m o v a lo f p o l l u t i o na r ec o m p l i c a t e d ，a n dn e e dh i g hi n i t i a li n v e s t m e n ta n do p e r a t i n gc o s t s r e c e n t l yt h ep h o t o - d e g r a d a t i o no fo r g a n i cp o l l u t a n t s 埘t l it h ea s s i s to fo z o n eh a sa l s om a d e s o m ep r o g r e s s ，b u tm o s t l yc o n f i n e dt ot h ee f f e c to ft h er e a c t a n tc o n c e n t r a t i o n , o z o n e c o n c e n t r a t i o n ，a i rt e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t ya n du vl i g h ti n t e n s i t yo nt h ed e g r a d a t i o n h o w v e v e r , t h er e s e a r c h sa b o u tt h ee f f e c to ft h ec a t a l y s tl o a d i n g , c a t a l y s tc r y s t a l ，s u p p o r t m a t e r i a l ，p o r es t r u c t u r e ，p o r es i z ed i s t r i b u t i o no fs u p p o r ta n dt h es u p p o r tm o d i f i e db y t r a n s i t i o nm e t a li o n so nt h ed e g r a d a t i o nw e r ef e w , a sw e l la st h em e c h a n i s mo fd e g r a d a t i o n b u tt h e s er e s e a r c h sw e r ev e r yi m p o r t a n tf o ri m p r o v i n gt h ed e g r a d a t i o ne f f i c i e n c y l o w c o n c e n t r a t i o no fp o l l u t a n t si nt h ea i rf l o wr a t eq u i c k l y , a n dp o l l u t a n t sa r en o te a s i l yo x i d i z e d o nt h ec a t a l y s ts u r f a c e t h e r e f o r e , t h ei n c r e a s i n go fa d s o r p t i o na n dc o n d e n s a t i o no f p o l l u t a n t s o nc a t a l y s t sc o u l dp r o m o t et h ed e g r a d a t i o nr a t e m o l e c u l a rs i e v e sw e r eg o o da d s o r p t i o n m a t e r i a l s ，e s p e c i a l l ys u i t a b l ef o rt h ea d s o r p t i o no fs m a l lo r g a n i cm o l e c u l e s t h e r e f o r e ，t h i s 第1 l l 页 t h ec o n d i t i o no fu v l a m po ru v - o z o n eb e c a u s eo f t h es t r o n ga d s o r p t i o no fa c t i v a t e db a m b o o c a r b o nt ou l t r a v i o l e t ，o nt h ec o n t r a r y , t h ea c t i v i t yo ft i o e m c m - 4 1a n dt i 0 2 h - z s m 5w a s h i g h e rb e c a u s eo f t h ew e a ka d s o r p t i o no fm c m - 4 1o rh z s m - 5t ou l t r a - v i o l e t m z s m - 5 ( m = z n 、c u 、m n ) w e r ep r e p a r e db yi o n - e x c h a n g em e t h o d t i 0 2 m z s m - 5s e r i a l s o fc a t a l y s t sw e l es y n t h e s i z e db yi m p r e g n a t i o nm e t h o d t h ec o n c l u s i o n sc o u l db ed r a w ni nt h e i n v e s t i g a t i o no ft h ed e g r a d a t i o no fa c e t a l d e h y d eo nm z s m - 5o rt i 0 2 m z s m 5a sf o l l o w s ： m - z s m - 5h a v es h o w nac e r t a i nd e g r e eo fp h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t yu n d e rt h ec o n d i t i o no fu v l a m p t h ea c t i v i t yo ft h eo r d e r ：c u z s m - 5 z n z s m - 5 m n z s m 5 b u tt h ep h o t o c a t a l y t i c a c t i v i t yo ft i 0 2 m z s m 一5h a sn o tg r e a t l yi m p r o v e d ，a n ds o m ea c t u a l l yd e c l i n e d a l l m - z s m - 5a n dt i 0 2 m z s m - 5c a t a l y s t sh a v ea c t i v i t yt od e g r a d eac e r t a i na m o u n to f a c e t a l d e h y d eu n d e rt h ec o n d i t i o no fo z o n e , e s p e c i a l l ym n z s m 5o w nt h eh i g h e s ta c t i v i t y b u tt h ed e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yd e c r e a s e ds l i g h t l yo nt i 0 2 m z s m 一5c a t a l y s t s a l lt h es a m p l e o fa c e t a l d e h y d ed e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yw a sh i g h e ru n d e rt h ec o n d i t i o nu v - o z o n et h a nt h o s e u n d e ru vo ro z o n e t h ea c t i v i t yo ft h eo r d e ru n d e rt h ec o n d i t i o no fu v - o z o n e ： t i 呲z s m - 5 m n - z s m - 5 c u - z s m - 5 t i 0 2 c u - z s m 一5 z n - z s m - 5 t i 0 2 z n - z s m 一5 a c e t a l d e h y d em o l e c u l e si n t e r a c te a s i l yw i t hz n ，c u , m ni o nt of o r mas t a b l es t a t ei n m z s m - 5 ( m = z n , c u , m n ) ，m a k i n gi td i f f i c u l tt ot r a n s f e rt ot h es u l - f a c 宅o ft i t a n i u md i o x i d e 协b ep h o t o d e g r a d e d t h e r e f o r et h ep h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t i e so fm z s m 一5 、析t l lt i t i a n i u m d i o x i d e l o a d i n g a r en o t i m p r o v e dc o m p a r e t o m - z s m - 5 ，t i 0 2 z n z s m 一5 a n d 雨0 2 c u - z s m - 5a l s od e c l i n e d m n z s m 一5o w nt h eh i g h e s ta c t i v i t yt h a nt h eo t h e rc a t a l y s t s u n d e rt h ec o n d i t i o no fo z o n eb e c a u s em ni o n sc a nc a t a l y z eo z o n et op r o d u c em a x i m u m a m o u n to fr e a c t i v eo x y g e na t o m sa m o n gt h et h r e et r a n s i t i o nm e t a li o n , w h i c hm a k ei th a st h e m a x i m u mu t i l i z a t i o no fo z o n e h o w e v e r , t h ea c e t a l d e h y d ed e g r a d a t i o nd e c l i n e da f t e rl o a d i n g t i t i a n i u md i o x i d ed u et ot h ed e c r e a s i n go f s p e c i f i cs u r f a c ea r e a , a n dt h e na l s om a yb ed u et o t i t a n i u md i o x i d el o a d i n g ，w h i c hw o u l dc o v e rt h ep a r to ft h et r a n s i t i o nm e t a li o n sl e a d i n gt o t h ed e c l i n eo fr e a c t i o na c t i v es i t e s t h ei n c r e a s i n go fa c e t a l d e h y d ec o n v e r s i o nu n d e rt h e c o n d i t i o nu v - o z o n em a yb ec o n t r i b u t e db yf o l l o w i n gf a c t o r s f i r s t ，t h eu v l i g h to ro z o n e c a nd e g r a d et h e a c e t a l d e h y d e o n c a t a l y s t sd i r e c t l y s e c o n d ，t h er e a c t i o n b e t w e e n p h o t o - g e n e r a t e de l e c t r o na n do z o n ec a np r o d u c el a r g ea m o u n tr e a c t i v eo x y g e na t o m st o d e c o m p o s ea c e t a l d e h y d e t h e r e f o r e ，t h ep h o t o d e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yo fa c e t a i d e h y d e 第v 页 i n c r e a s e d g r e a t l yw i t ht h ea s s i s t a n c eo fo z o n e , a l t h o u g ht h ep h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t yo f m - z s m - 5o rt i 州一z s m 5i sl o w k e y w o r d ：a i rp u r i f i c a t i o n , p h o t o c a t a l y s i s ，o z o n a t i o n , s y n e r g e t i ce f f e c t , a c e t a l d e h y d e , t r a n s i t i o nm e t a li o n 第页 ， 摘要 目录 第一章绪论 i m l 1 1j ；l 言1 1 1 1 课题背景及简介1 1 1 2 室内空气污染现状_ 2 1 1 3 室内空气净化常用技术及其优缺点3 1 2 光催化技术在空气净化领域中的应用8 1 2 1 光催化反应机理8 1 2 2 光催化在空气净化中的应用及进展1 0 1 2 3 光催化在空气净化应用中的局限性l l 1 3 臭氧氧化技术在环境治理领域的应用1 2 1 3 1 臭氧氧化反应机理1 2 1 3 2 臭氧在环境治理的应用及进展。1 4 1 3 3 臭氧在环境治理应用中的局限性1 5 1 4 光催化臭氧耦合技术的研究现状1 5 1 5 本文的研究内容与目标19 第二章催化荆的制备与表征及实验分析测试方法2 1 2 1 实验材料与仪器2l 2 1 1 实验材料。2l 2 1 2 实验设备2 2 2 2 催化剂的制备2 3 2 2 1m c m _ 4 l 的制备。2 3 2 2 2m - z s m 5 的制备( m = z n 。c u ，m n ) 2 3 2 2 3t i 0 2 s ( s = a c ，b c ，m c m - 4 1 ，h - z s m - 5 ，m - z s m - 5 ) 的制备。2 3 2 3 催化剂的表征方法2 4 2 3 1 晶体结构( x l m ) 2 4 2 3 2 紫外可见光吸收性质( u v - v i s ) 。2 4 2 3 3 比表面积及孔径分布2 4 2 3 4 样晶的金属元素含量0 c p ) 2 4 2 3 5 样鼎的x 射线光电子能谱( x p s ) 2 4 2 4 测试装置及操作流程2 5 2 4 1 测试装置2 5 2 4 2 操作流程2 5 2 5 气体中乙醛浓度的测试方法2 6 第1 页 a b s t ra c t 2 6 1 乙醛浓度标准曲线的绘制2 6 2 6 2 气相色谱测试条件。2 6 第三章煤制和竹制活性炭载体对光催化臭氧耦合降解乙醛的影响。2 9 - 3 1 弓l 言2 9 3 2a c 、b c 、t i 0 2 a c 和t i 0 2 b c 的物理化学特性3 0 3 2 1x 射线衍射图。3 0 3 2 2 紫外可见吸收光谱3l 3 2 3 等温吸脱附曲线3 2 3 2 4 比表面积。3 4 3 3 煤制和竹制活性炭载体的催化剂活性3 5 3 3 1 两种不同活性炭载体对催化剂光催化活性的影响3 5 3 3 2 两种不同活性炭载体对催化荆臭氧氧化效率的影响3 6 3 3 3 两种不同活性炭载体对催化剂光催化臭氧耦合活性的影响3 8 3 4 本章小结4 0 第四章二氧化钛晶体分布和晶型对t i o 删i c m - 4 1 催化剂性能的影响及机理一一。4 3 4 1 弓i 言4 3 4 2m c m - 4 1 和t i 0 2 m c m - 4 1 的物理化学特性4 4 4 2 1x 射线衍射图4 4 4 2 2 紫外可见吸收光谱图。4 6 4 2 3 等温吸脱附曲线图：4 7 4 2 4 孔 空分布图。4 8 4 2 5 比表面积：4 9 4 2 6 透射电镜图5 0 4 3 二氧化钛晶体颗粒分布及晶型对t i 0 2 m c m - 4 1 活性的影响5 l 4 3 1 二氧化钛晶体颗粒分布及晶型对光催化活性的影响5 l 4 3 2 二氧化钛晶体颗粒分布及晶型对臭氧氧化效率的影响5 3 4 3 3 二氧化钛晶体颗粒分布及晶型对光催化臭氧耦合活性的影响5 5 4 4 光催化臭氧耦合降解乙醛机理及动力学研究。5 7 4 4 1 光催化臭氧耦合降解乙醛机理5 7 4 4 2 光催化臭氧耦合降解乙醛动力学分析5 9 4 5 本章小结6 2 第五章t i o z h - z s m - 5 催化剂性能研究及载体材料和孔径尺寸对降解效率的影响 5 1 弓i 言6 3 5 2t i 0 2 i - i - z s m 5 的催化剂的物理化学特性“ 5 2 1x 射线衍射图。6 4 5 2 2 紫外可见吸收光谱图6 5 5 2 3 等温吸脱附曲线6 6 5 2 4 比表面积。6 7 5 3 择形性吸附对催化剂降解乙醛的研究6 8 5 3 1 择形性吸附对光催化降解乙醛的影响6 8 5 3 2 择形性吸附对臭氧氧化降解乙醛的影响一6 9 5 3 - 3 择形性吸附对光催化臭氧耦合降解乙醛的影响7 0 第2 页 a b s t ra ( ? r 5 4 载体材料及孔径尺寸对催化剂活性的影响7 l 5 4 1b c 、m c m - 4 l 和h - z s m 5 的材料构成及孔径结构特点7 l 5 4 2 载体材料及孔径对光催化降解乙醛的影响7 2 5 4 3 载体材料及孔径对臭氧氧化乙醛的影响7 3 5 4 4 载体材料及孔径对光催化臭氧耦合降解乙醛的影响7 5 5 5 本章小结7 6 第六章t i o z m ( z a 、c u 、m n ) - z s m - 5 对乙醛的光催化臭氧耦合降解作用及机理 6 1 弓i 言7 9 6 2m - z s m 5 和t i 0 2 m z s m 5 催化剂的物理化学特性7 9 6 2 1i c p 元素分析( m - - z n 、c u 、m n ) 。7 9 6 2 2 x 射线电子能谱图8 l 6 2 3x 射线衍射图8l 6 2 a 紫外可见吸收光谱图8 3 6 2 5 等温吸脱附曲线8 5 6 2 6 比表面积8 6 6 3 过渡金属离子( z n 、c u 、m n ) 对催化剂活性的影响8 7 6 4 过渡金属离子对光催化臭氧耦合降解乙醛的作用机理9 0 6 5 本章小结9 4 第七章结论与展望 7 1 主要结论9 7 7 2 本论文的主要创新点9 9 7 3 研究展望9 9 攻读博士学位期间已发表或在投的论文 致谢 第3 页 1 1 3 1 1 5 a b s t r a c t 第4 页 绪论 1 1 引言 第一章绪论 1 1 1 课题背景及简介 近几十年来，世界工业经济的快速发展，虽然为人类带来了许多利益，但同时也对 环境造成了极大的伤害，其中挥发性有机化合物就是众多污染物其中之一世界卫生组 织 m o ) 对挥发性有机化合物( v o c s ) 有着明确的定义【1 3 】，v o c s 是指沸点范围在5 0 2 6 0 ( 2 之间，室温下饱和蒸气压超过1 3 3 3 2 p a ，以气体形式存在于空气当中的有机物， 如脂肪烃、卤代烃、芳香烃、含氧烃等。在对大气中人为排放的挥发性有机污染物统计 中发现，v o c s 的年排放量仅次于一氧化碳、硫氧化物和氮氧化物，v o c s 已经成为了 大气中又一类重要的污染物【 1 。v o c s 不但种类繁多，而且结构各异，其物理化学性质 也各不相同，对人体的毒性作用更是差别甚大，但它们也有着一些共同的性质，比如在 常温下多数v o c s 是易燃和易爆( 某些卤代烃除外) ，基本不溶于水，具有良好的挥发性， 都是刺激性和脂溶性的气体【8 - 9 1 。在人们接触最多的v o c s 中，主要有一类是溶剂或稀 释剂，它们是制作喷漆或稀释油漆的主要原料之一，此外还可用于溶解树脂、橡胶等制 成胶粘剂；另一类则是烃类及卤代