[发明专利]使用碘掺杂的二氧化钛从生物源中除去乙烯的方法

说明书

本发明涉及一种使用碘掺杂的二氧化钛从生物源中除去乙烯的 方法。本发明另外的方面是含有这种碘掺杂的二氧化钛的聚合物组合 物、它作为有效的除乙烯添加剂的用途和碘掺杂的二氧化钛本身。

除去在生物产品例如水果、花卉等的储存过程中产生的乙烯气体 是一种延长新鲜蔬菜、水果和割下来的花卉的收割后寿命的有效途 径。高浓度的乙烯气体加速了新鲜产品的老化。

市场上已经存在着多种基于不同工艺的解决方案。例如乙烯可以 通过化学反应而除去，这就是高锰酸钾基体系中所发生的。其还可以 通过吸附除去，这是沸石、大谷石(oya stone)和其它无机添加剂的基 本功能，它们经常混入到塑料包装膜中。这例如描述于EP 1 134 022 中。另外可能的是依靠净化空气的催化过滤器。全部的这些解决方案 具有缺点，例如在塑料薄膜中的无机添加剂低的活性，或者高锰酸盐 基小袋的毒性，其是难以处理的。

基于TiO₂的过滤器的使用同样被非常普遍地用来除去乙烯，它在 运输过程中和新鲜产品在仓库中储存的过程中都得到应用。TiO₂是一 种降解乙烯的光氧化催化剂，但是它需要专门的UV灯。UV光仅仅 代表了一小部分的达到地球的太阳光谱。因此本发明要解决的问题是 发展一种新颖的掺杂的TiO₂，其具有更宽的吸收光谱，因此在环境可 见光存在下能够更有效对乙烯进行氧化。

二氧化钛被广泛用于光分解有机污染物，这是由于几个原因，包 括它的低成本、无毒性、高稳定性和高效率。但是，由于高的能带隙 (锐钛矿型(Anatas)大约是3.2eV)和仅仅UV光(低于400nm，仅为太阳 光谱的4％)能够促进氧化过程，因此它具有很大的局限。因此通过将 它的光谱的起点适当地从UV光移动到可见光区域，就有可能提高它 的性能以及为光氧化过程开拓更宽的太阳光辐射部分。所形成的催化 剂能够在环境光下发挥作用。

掺杂的二氧化钛允许降低带隙，因此使得吸收(和激发过程)朝着 可见光移动。

过去，一种掺杂二氧化钛的方法是使用过渡金属(V，Ni，Cr，Mn 或Fe)的金属离子植入。但是，使用过渡金属作为掺杂剂具有一些缺 点：低的热稳定性、昂贵的程序以及在某些情况下复合过程 (recombination process)的增加。最近有报道用氮作为有效的掺杂剂 (＂Visible Light photocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides＂Science， 2001，293，269-271)。

此外Fedorov等人报道了使用氮掺杂的钛纳米粒子浆体，用可见 光来光降解乙烯(Applied Catalysis B：Environmental，2005，57，93- 117)。

另外一种制备氮掺杂的二氧化钛材料(其在有机材料的光氧化中 活性非常高)的方法已经由Lee等人进行了报道。(Chem.Lett.，2005，34， 660-661)。

本发明提供一种甚至更有效的材料，即高活性的可见光响应性二 氧化钛，其是用碘掺杂的。该材料是通过烷氧基钛(titanium alkoxyde) 在碘酸(iodic acid)存在下水解而获得的。

本发明的一方面是一种从气体气氛中除去乙烯的方法，其包括：

将碘掺杂的二氧化钛与含有至少部分乙烯的气体气氛相接触，并 用300-700nm波长的光来辐照该碘掺杂的二氧化钛。

优选地，将该碘掺杂的二氧化钛曝露于300-500nm波长的光。

TiO₂主要的结晶变体(crystal modifications)是金红石型(Rutil)和锐 钛矿型(Anatas)。原则上锐钛矿型变体对于碘掺杂的二氧化钛是优选 的，但是在大部分的情况中，这里存在着金红石型和锐钛矿型变体的 混合物。

由于在收割后植物仍然活着，因此可以发生不同的生理效应例如 呼吸作用、蒸腾作用、在微生物作用下的霉菌生长和腐败等，并加速 植物新鲜度的损失。此外，植物产生乙烯作为代谢物，其是一种植物 激素。乙烯具有多种生理效应，其中有呼吸促进作用和成熟促进作用， 并因此与成熟以及植物新鲜度的损失密切相关。新鲜度损失尤其在蔬 菜、水果和花卉的存储或者运输过程中已经成为一个问题。因此非常 期望的是收割后的保存方法以便维持蔬菜、水果和花卉的新鲜度。