鄧維

摘 要：隨著科學技術(shù)水平的不斷提高，研究發(fā)現(xiàn)使用光催化劑能夠?qū)⒖諝庵幸恍┚哂袚]發(fā)性和污染性的有機物徹底降解掉，有研究人員制備出了TiO2 -SiO2復合催化劑，并且表明將SiO2進行復合可以進一步抑制TiO2，增大粒徑，將納米薄膜的比表面積提高，同時還可以抑制晶型由銳鈦礦轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石。本文將采用溶膠-凝膠法制備出新型V5+/TiO2-SiO2-GF復合光催化劑，同時對其消除室內(nèi)甲醛的效果作出研究分析。

關(guān)鍵詞：甲醛;高效復合;光催化劑

甲醛作為一種公認的致癌物質(zhì)。其刺激性強，無色，揮發(fā)時間久，對人體存在較大的潛在威脅。有研究表面，在一些新裝修的房屋內(nèi)其甲醛的濃度要比室外高出近240倍，比普通住宅高出8.6倍。長久以來，人們對于甲醛污染的重視程度還不夠，相關(guān)的管理體系也不夠健全。因此，甲醛污染威脅人體健康的問題還有待進一步解決。

1 實驗

1.1 儀器與試劑

儀器：PPM400甲醛檢測儀、恒溫磁力攪拌器、馬弗爐、白熾燈（40W）、無臭氧型紫外殺菌燈（5W，253.7nm）、提拉涂膜儀、環(huán)境測試艙（2m3）等。

試劑：正硅酸乙酯（AR）、鈦酸四正丁酯（AR）、無水乙醇（AR）、甲醛溶液（AR）、冰醋酸（AR）、偏釩酸銨（AR）、硫酸（AR）、草酸（AR）、過氧化氫30%（AR）、去離子水等。

1.2 制備

TiO2-SiO2-GF光催化劑制備：

①配置A溶液，室溫狀態(tài)下，在44mL無水乙醇中加入34mL鈦酸四正丁酯，使用磁力攪拌半個小時即可;②另取44mL無水乙醇、4mL去離子水以及9.6mL冰醋酸，再結(jié)合相關(guān)的比例將不同劑量的正硅酸乙酯加入進去，磁力攪拌1h之后就可以得到B溶液;③在B溶液中緩慢加入A溶液，攪拌兩個小時之后就可以得到TiO2-SiO2溶膠，將得出的溶膠靜置半小時，將玻璃纖維布裁剪成20cm×20cm，厚度為0.12mm，以此作為載體，然后利用提拉涂膜裝置進行涂膜，在涂膜之后即刻放入100℃的馬弗爐中進行5min的干燥，之后以2℃/分的速度上升到預定的溫度，恒溫2h，待自然冷卻至常溫。

TiO2-GF光催化劑制備：在配置B溶液的時候，不需要將正硅酸乙酯加入進去，其他的方法和步驟與TiO2-SiO2-GF光催化劑的制備方法是一樣的。

V5+/TiO2-SiO2-GF光催化劑制備：將適量的偏釩酸銨溶于濃度為5%的草酸溶液，就得出了C溶液，之后在③中將C溶液緩慢加入到A溶液中，其他方法和步驟與上面配置TiO2-SiO2-GF光催化劑的制備一致。

1.3 預處理玻璃纖維布

①先用清水將玻璃纖維布清洗干凈，隨后放入到馬弗爐中，用450℃的煅燒進行處理2h，待其冷卻之后再用離子水對其進行漂洗，之后將其烘干備用;②把玻璃纖維布放在體積比為70：30的H2SO4/H2O2中煮沸10min，之后用去離子水進行漂洗，將其烘干備用。

1.4 實驗過程

光催化劑的活性主要是以甲醛的降解率來作為評價的標準。在環(huán)境測試艙（2m3）中進行實驗，因其密封性比較好，且測試艙的內(nèi)壁吸附甲醛的作用力比較小，所以比較有利于進行降解實驗。甲醛的初始濃度一般設(shè)置為0.42mg/m3。

在測試艙中放入制作好的光催化劑，等艙內(nèi)的濃度達到了實驗要求后，將模擬可見光的白熾燈或是無臭氧型紫外殺菌燈打開。每間隔半小時，使用PPM400甲醛檢測儀進行采樣，持續(xù)3h。

2 討論

2.1 預處理玻璃纖維布的影響

玻璃纖維布的表面覆蓋著一層疏水性有機物，在進行鍍膜時，會阻礙其表面與溶膠，導致薄膜破裂或脫落，最終對光催化活性造成一定的影響。而使用煅燒法或者煮沸法都能有效去除玻璃纖維布表面的疏水性有機物。這樣就可以保障實驗不受其他因素的干擾，得出的實驗數(shù)據(jù)也更加具有可信度。

2.2 配比對TiO2-SiO2光催化活性的作用

為了進一步考察TiO2-SiO2復合配比會對TiO2光催化活性造成一個什么樣的影響，特地制備了配比分別是n（Ti）：n（Si）的比例為1：0、1：1、3：1、5：1、7：1的樣品各五種，分別將樣品置于500℃煅燒2h，然后在紫外光的照射下，對各樣品對于甲醛產(chǎn)生的降解率進行分析對比。

在摻入了Si時可以將復合光催化劑的粒徑增大進行有效抑制，進而創(chuàng)建出一個多孔的微結(jié)構(gòu)，比表面積也會加大，具備更強的吸附能力，所以光催化的降解效果會更加明顯。但如果過量摻入Si則會導致光催化活性中心的TiO2粒子被一些沒有光催化活性的SiO2粒子給包圍，進而對TiO2的光催化效果造成一定的負面影響。

3 結(jié)論

將玻璃纖維布通過H2SO4/H2O2進行煮沸預處理之后，n（Ti）：n（Si）的比例為5：1的時候，n（V）：n（TiO2+SiO2）約為3%：1。當煅燒的溫度達到600℃的時候，V5+/TiO2-SiO2-GF復合光催化劑降解甲醛的效率達到最高。摻入了Si之后，可以有效抑制光生空穴與光生電子的復合，進而有效增加光催化的活性，并借助空氣中的氧氣，將甲醛氧化分解為二氧化碳和水，從而消除室內(nèi)甲醛。

參考文獻：

[1]武宇航，宋美婷，魏凡，等.高效復合光催化劑的制備及穩(wěn)定消除室內(nèi)甲醛的研究[C]//第十一屆全國環(huán)境催化與環(huán)境材料學術(shù)會議.