[发明专利]一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化材料的制备方法与应用

说明书

本发明公开一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂，所述光催化剂负载在玻璃纤维无纺布载体上，并经烘干、煅烧，得到可高效降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂。本发明公开了玻璃纤维无纺布固载型光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：一、形貌规则的TiO₂光催化剂球形粉末的制备；二、TiO₂光催化剂粉末的固载。本发明还公开了玻璃纤维无纺布固载型光催化剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：将待降解甲醛气体置于密闭反应器中，加入玻璃纤维无纺布固载型光催化剂，打开紫外灯照射，完成甲醛降解并回收光催化剂。本发明所述玻璃纤维无纺布固载型光催化剂负载量可控、不易脱落，且光催化效率高、稳定性好；本发明所提供的制备方法简单、应用简便，催化剂循环使用方便，成本低廉，可在空气净化和有机废水处理中推广应用。

技术领域

本发明涉及空气中甲醛的治理，具体涉及一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂材料的制备方法与应用，属于光催化环保纳米材料技术领域。

背景技术

当前我国面临着日益严重的环境污染问题，其中大气污染问题是危害人体健康的一个重要因素。室内空气中挥发性甲醛引起的污染问题对人体健康的影响尤为突出，因此，开展室内甲醛的治理对当前环境保护和维护人体健康具有重要的意义。在当前已开发的众多甲醛治理技术中，光催化降解技术受到广泛的关注。光催化降解技术是指在一定波长的光线照射下，光催化剂纳米粒子受激发生成电子-空穴对，空穴可分解催化剂表面吸附的水，产生氢氧自由基活性物质，电子使周围的氧还原成活性离子氧活性物质，这些活性物质具有极强的氧化-还原能力，可以有效的去除催化剂表面的各种污染物。据报道，光催化降解技术可以彻底的降解有机污染物为无害的CO₂和H₂O，是近几年新近发展的一种极具发展潜力的净化手段。它具有降解能力强、降解彻底、反应条件温和、能耗低、光催化剂材料易得、不产生二次污染等优点。

光催化降解技术亦被用于室内空气中的甲醛污染治理，通过电子自旋共振和自旋俘获-电子自旋共振方法进一步证实了光催化降解原理。研究发现，在气相条件下，吸附在催化剂表面的氧和微量水分分别被光生电子-空穴还原或氧化为·O^2-和·OH，成为深度氧化甲醛的高活性氧化剂，可以将甲醛彻底氧化为无毒的CO₂和H₂O无机物，被广泛用于室内空气中的甲醛去除，也是目前世界上各国研究的热点和发展方向。

然而，目前市场上的光催化降解空气中的甲醛效率还比较低，应用最广泛的光催化剂材料TiO₂只对紫外光响应并且光生电子-空穴容易复合而导致太阳光照射下甲醛的降解效率尤为低下，远未达到实际应用的要求。据发表稀有金属期刊上的论文(稀有金属，2005，29，34-38)报道在紫外光源的照射115小时后，室内甲醛仅降解了64％。研究发现纳米TiO₂催化剂的比表面积、形貌规整度对光催化降解活性有着重要的影响。如球形纳米颗粒具有比表面积大、形貌规整，往往具有高的光催化活性。此外，将催化剂负载于适当的载体后，可获得较大的比表面积，提高光催化降解活性，如专利CN104117348A公开了一种剩余污泥负载光催化剂的制备及甲醛治理。然而，目前广为使用的光催化剂材料常为粉体，使用操作繁琐且不易回收再生。具有大比表面积的物质常被用来作为光催化剂的载体以提高回收再生性，如专利201310388111X公开了一种以发泡镍为载体的P25复合三氧化钨光催化剂的制备。玻璃纤维无纺布具有比表面积大、孔隙率高、催化剂负载牢固、价格便宜、便于加工使用以及回收再生方便的优点，可以用作固载光催化剂的载体。

本发明将开展形貌规整的球形TiO₂光催化剂的制备并将其固载于玻璃纤维无纺布上，经烘干获得玻璃纤维无纺布固载型光催化剂，用于密闭空间中挥发性甲醛气体的光催化降解。本发明不仅简化了制备工艺，减少了操作的繁琐性，还提高了甲醛的光催化降解效率，具有巨大的应用潜能。

发明内容