钛酸钠纳米管降解甲醛性能探究

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1、钛酸钠纳米管降解甲醛性能探究摘要：利用钛酸钠纳米管对甲醛进行光催化降解。研究了光照时间、稀释倍数、Ｈ２Ｏ２浓度等对甲醛降解率的影响。结果表明，甲醛的降解率随光照时间的增加而增加，降解曲线初始时段变化平缓，后来升高较快。甲醛溶液稀释１０００倍、Ｈ２Ｏ２浓度为６６ｍｇ／Ｌ时，甲醛的降解率最高。关键词：钛酸钠纳米管；光催化；甲醛降解中图分类号：Ｏ６１４．４１；Ｏ６５７．３２文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）17－3729-03ＳｔｕｄｙｏｎＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＦｏｒｍａｌｄｅｈｙ

2、ｄｅｂｙＳｏｄｉｕｍＴｉｔａｎａｔｅＮａｎｏｔｕｂｅｓＺＨＡＮＧＨｏｎｇ－ｍｅｉ，ＫＯＮＧＤｅ－ｇｕｏ，ＬＩＸｉａｏ－ｑｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｒｉｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ａｌａｒ８４３３００，Ｘｉｎｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｄｉｕｍｔｉｔａｎａｔｅｎａｎｏｔｕｂｅｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏ5ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｌｌｙｄｅｇｒａｄａｔｅｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｖｅｔｉｍｅ，ｄｉｌｕｔｉｏ

3、ｎｒａｔｉｏｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＨ２Ｏ２ｏｎｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ．Ｔｈｅdegradationｃｕｒｖｅｃｈａｎｇｅｄｓｌｏｗｌｙａｔｉｎｉｔｉａｌｉｎｔｅｒｖａｌ，ａｎｄｔｈｅｎenlargedｑ

4、ｕｉｃｋｌｙ．Ｗｈｅｎｔｈｅｄｉｌｕｔｉｏｎtimeｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｗａｓ１０００ａｎｄＨ２Ｏ２concentrationｗａｓ６６ｍｇ／Ｌ，ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｏｔｈｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｄｉｕｍｔｉｔａｎａｔｅｎａｎｏｔｕｂｅｓ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆ5ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ近年来，甲醛已经成为室内污染的主要原因之一，并且，由于现代纺织工业的发展，导致水体被甲醛污染的现象越来越

5、严重，因此，如何快速便捷地减少或清除甲醛污染已成为刻不容缓的问题。甲醛的处理方法主要有以下几种［１］：吸附法、过滤法和催化氧化法。在甲醛的众多处理方法中，最主要的是应用ＴｉＯ２催化剂对其进行光催化降解。因为该方法能将甲醛彻底氧化成ＣＯ２和Ｈ２Ｏ，能耗低、无二次污染，因此在环境净化方面前景广阔［２，３］。但是到目前为止，ＴｉＯ２光催化氧化技术并未在环境治理中得到广泛应用，主要在于催化剂的活性和寿命不能完全满足实际需求，亟待进一步提高。ＴｉＯ２纳米颗粒的缺点在于它只能将与自身接触的有机物降解，而对游离的有机物基本没有效果，因此，如

6、何增加甲醛与ＴｉＯ２纳米材料的接触面积就成为光催化反应的关键。由于钛酸钠纳米管具有特殊的结构形态、大比表面积等优点有利于表面电子－空穴对的传输［４－８］，同时还增加了与甲醛的接触几率，因此在环境净化方面具有极大的潜力。但是应用钛酸钠纳米管对甲醛进行降解的研究报道很少。鉴于此，本研究首先采用水热法制备钛酸钠纳米管，然后利用分光光度法测定其对甲醛的光催化降解效果，以便为环境净化提供科学的理论依据。１材料与方法１．１5药品和仪器氢氧化钠、锐钛矿型ＴｉＯ２纳米颗粒、乙酰丙酮、醋酸铵、３７％甲醛溶液等（均为分析纯），蒸馏水。７２１型紫外

7、－可见分光光度计等。１．２钛酸钠纳米管的制备钛酸钠纳米管的制备参照文献［９］进行。１．３甲醛标准曲线的绘制配制浓度分别为２．１６６、１．０８３、０．７２２、０．５４１、０．３６１ｍｇ／ｍＬ的甲醛溶液各５０ｍＬ，用乙酰丙酮－醋酸铵显色液将甲醛溶液显色，用分光光度法测甲醛的吸光度，绘制吸光度随甲醛浓度变化的曲线。１．４光照时间对甲醛降解率的影响将０．０４８ｇ钛酸钠纳米管超声分散到５０ｍＬ稀释１０００倍的甲醛溶液中，在紫外光照射下，每３０ｍｉｎ离心１次，采用分光光度法测定甲醛的浓度。甲醛的降解率用下式计算：甲醛降解率＝（初始浓度－最

8、终浓度）／初始浓度×１００％（１）１．５Ｈ２Ｏ２浓度对甲醛降解率的影响将５份５０ｍＬ稀释１０００倍的甲醛溶液分别配制成Ｈ２Ｏ２浓度为６６、１３２、１９８、２５４、３３０ｍｇ／Ｌ的溶液，然后把０．０２３5ｇ钛酸钠纳米管超声分散到上述５份溶液中。紫外光照射１．５ｈ后离心分离，采用