[发明专利]一种揭示湿度影响TiO2

权利要求书

1.一种揭示湿度影响TiO₂光催化降解污染气体机理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

S1、通过研究湿度对TiO₂光催化降解气态污染物的影响实验，得出气态污染物的光催化降解效率受湿度变化的影响规律；

S2、通过模拟在不同水分子数量作用下气态污染物在TiO₂表面的吸附过程，得出气态污染物的吸附能力受湿度变化的影响规律；

S3、通过分析H₂O分子产生羟基自由基氧化气态污染物的光催化反应机理，得出气态污染物的光催化反应过程受湿度变化的影响规律；

S4、综合以上步骤S1、S2、S3中的光催化实验结果、DFT吸附模拟结果、光催化反应机理分析结果，确定湿度对TiO₂光催化降解气态污染物的影响机理。

2.根据权利要求1所述的一种揭示湿度影响TiO₂光催化降解污染气体机理的方法，其特征在于，所述的步骤S1过程如下：

分别从HCHO溶液瓶、C₆H₆溶液瓶的顶部空间、与H₂S、N₂标气瓶连接的配气系统中提取初始浓度为1.0±0.5ppm的气态HCHO、C₆H₆和H₂S，注入到负载有TiO₂胶体的光催化系统中，其中TiO₂胶体的固含量为30wt％，平均粒径为10nm；通过加湿器调节环境湿度范围为33-60％，将环境温度控制在30℃左右；在不同的湿度下，打开紫外灯，开始光催化氧化降解实验，每4-6min记录一次反应物浓度随时间变化的实验数据；根据光催化实验结果总结得出：在环境湿度为33-60％的范围内，TiO₂光催化降解HCHO、C₆H₆、H₂S的过程中，光催化降解效率受湿度变化的影响规律。

3.根据权利要求1所述的一种揭示湿度影响TiO₂光催化降解污染气体机理的方法，其特征在于，所述的步骤S2过程如下：

用Materials Studio材料模拟软件构建由72个原子组成的锐钛矿型TiO₂(101)的周期性表面模型，其尺寸为为尽量减少相邻周期之间的相互作用，采用的真空层构建表面模型；采用密度泛函理论方法对锐钛矿型TiO₂(101)的表面模型进行几何优化以获得稳态结构；

构建HCHO、C₆H₆、H₂S、H₂O分子结构模型并用密度泛函理论方法进行几何优化，确保分子能量达到平衡状态；

分别固定HCHO、C₆H₆、H₂S的分子数量为1，在不同n(H₂O)分子数量的作用下，其中n＝0、1、2、3......，采用DFT方法分别研究HCHO/n(H₂O)、C₆H₆/n(H₂O)、H₂S/n(H₂O)与TiO₂(101)表面稳态结构的相互作用能和相互作用方式，分析HCHO/n(H₂O)、C₆H₆/n(H₂O)、H₂S/n(H₂O)在TiO₂(101)表面稳态结构的选择吸附位、吸附类型和吸附构型；并根据计算得出的吸附能大小判断不同HCHO/n(H₂O)、C₆H₆/n(H₂O)、H₂S/n(H₂O)吸附构型发生的可能性，比较这些吸附构型的稳定性，考察HCHO/n(H₂O)、C₆H₆/n(H₂O)、H₂S/n(H₂O)在TiO₂(101)表面的吸附能力及其强弱，确定不同H₂O分子数量作用下HCHO/n(H₂O)、C₆H₆/n(H₂O)、H₂S/n(H₂O)在TiO₂(101)表面的吸附最稳态；根据不同H₂O分子数量下HCHO/n(H₂O)、C₆H₆/n(H₂O)、H₂S/n(H₂O)在TiO₂(101)表面的吸附最稳态所对应的吸附能大小，总结出在不同H₂O分子数量的作用下，HCHO、C₆H₆、H₂S在TiO₂(101)表面的吸附能力受湿度变化的影响规律。