[发明专利]在包含TiO2和二氧化硅的整料的存在下捕获和净化气态介质的方法

说明书

本发明涉及处理包含分子氧和一种或多种挥发性化合物的气态原料的方法，所述方法包括以下步骤：a)使所述包含分子氧和一种或多种挥发性有机化合物的气态原料与包含二氧化硅和二氧化钛的整料接触，所述整料包含0.1‑3ml/g的I型大孔体积，其孔隙直径大于50nm且小于或等于1000nm，以及1‑8ml/g的II型大孔体积，其孔隙直径大于1µm且小于或等于10µm；b)采用至少一种产生至少一个低于400nm的波长的辐照源辐照所述整料，以将所述挥发性有机化合物转化为二氧化碳，所述步骤b)在‑30℃至+200℃的温度和0.01MPa‑70MPa的压力下进行。

技术领域

本发明的领域是通过光催化方法对包含挥发性有机化合物的气态介质进行净化的领域。

背景技术

当前，存在许多用于净化可包含挥发性有机化合物(VOC)的气态介质，特别是空气的方法。

第一种方法包括使气态介质与主要由活性炭组成的吸附剂(在本文中也称为捕获剂)接触。然而，这种吸附剂的缺点是其必须定期更换以确保体系的有效性。

提出的用于消除气态介质，特别是空气中的挥发性有机化合物的另一种方法包括这些化合物的光催化降解。如今，所使用的主要包含二氧化钛(TiO₂)作为活性相的装置的缺点是不能完全将这些挥发性有机化合物矿化，这可导致气态介质中的这些潜在有害的化合物的释放。此外，现有技术中已知的光催化体系稳定性差，因此需要定期更换模块，因此不能解决由于使用基于活性炭的捕获剂所产生的问题。

而且，现有的光催化体系的困难之一涉及使用粉末形式的光催化材料。实际上，为了避免纳米颗粒在待处理流出物中的扩散或避免繁琐的纳滤步骤，许多研究已致力于将纳米材料沉积在各种载体，例如纸、玻璃、钢、纺织品、聚合物或陶瓷材料上。

文献FR2975309公开了TiO₂或TiO₂-SiO₂自支撑整料作为用于空气净化的光催化剂。然而，这两种类型的材料对挥发性有机化合物的吸附水平低。此外，其制备过程需要同时供应Si前体和Ti前体的TiO₂-SiO₂材料不显示任何光催化活性。

发明内容

令人惊讶地，本申请人已发现，与现有技术中已知的基于活性炭的吸附剂和多孔整料相比，使用包含特定的大孔结构的基于二氧化硅和二氧化钛的整料可以实现高得多的吸附能力，同时与根据现有技术的光催化材料相比，在光催化活性方面、稳定性方面和矿化度方面具有改善的性质。因此，以非显而易见的方式，使用根据本发明的整料可以将通常为净化待处理的流出物应用提出的材料的两种功能(即，待处理的流出物中所含的杂质的捕获及其降解)组合，同时防止纳米颗粒在流出物中的扩散，从而获得显著的性能增益。

本发明涉及处理包含分子氧和一种或多种挥发性化合物的气态原料的方法，所述方法包括以下步骤：

a)使所述包含分子氧和一种或多种挥发性有机化合物的气态原料与包含二氧化硅和二氧化钛的整料接触，所述整料包含0.1-3ml/g的I型大孔体积，其孔隙直径大于50nm且小于或等于1000nm，以及1-8ml/g的II型大孔体积，其孔隙直径大于1µm且小于或等于10µm；

b)采用至少一种产生至少一个低于400nm的波长的辐照源辐照所述整料，以将所述挥发性有机化合物转化为二氧化碳，所述步骤b)在-30℃至+200℃的温度和0.01MPa-70MPa的压力下进行。

优选地，采用稀释剂流体稀释所述包含分子氧和一种或多种挥发性有机化合物的气态原料。

优选地，所述辐照源是人工辐照源。

优选地，所述辐照源产生至少一个300-400nm的波长。

优选地，步骤a)在流通式固定床反应器或扫掠式（swept）固定床反应器中进行。