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期刊简介

  • 主管

    中国煤炭科工集团有限公司

  • 主办

    煤炭科学研究总院有限公司
    煤炭工业洁净煤工
    程技术研究中心

  • 主编

    解强

  • 刊期

    月刊

  • ISSN

    1006-6772

  • CN

    11-3676/TD

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活性炭负载TiO2吸附与光催化降解甲醛研究进展

2022年 第02期
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作者:
惠世恩
朱新伟
王登辉
刘长春
单位:
西安交通大学能源与动力工程学院;西安科技大学安全科学与工程学院
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—O-2两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
作者简介:
惠世恩(1955—),男,陕西清涧人,教授,博士。E-mail:sehui@mail.xjtu.edu.cn。通讯作者:王登辉(1989—),男,山东海阳人,副教授,博士。E-mail:denghuiwang@163.com
图表:
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引用格式:
惠世恩,朱新伟,王登辉,等.活性炭负载TiO2吸附与光催化降解甲醛研究进展[J].洁净煤技术,2022,28(2):1-12. HUI Shien,ZHU Xinwei,WANG Denghui,et al.Research progress on adsorption and photocatalytic degradation of formaldehyde by TiO2 supported on activated carbon[J].Clean Coal Technology,2022,28(2):1-12.
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