[发明专利]解析中间产物对TiO2

说明书

本发明公开了一种解析中间产物对TiO₂光催化降解气相苯影响机理的方法，采用基于密度泛函理论DFT的吸附模拟计算、催化反应机理的理论分析与光催化降解及生成中间产物的实验，研究TiO₂光催化降解气相苯的过程受中间产物形成过程影响的机理。过程如下：研究TiO₂光催化降解气相苯及其中间产物的实验；模拟苯和多种中间产物在不同分子数量比作用下苯在TiO₂表面的吸附行为；分析苯降解生成中间产物的光催化反应机理。本发明结合光催化实验、模拟计算和理论分析，从吸附和催化反应的角度，结合光催化降解实验，解析中间产物对TiO₂光催化降解气相苯的影响机理，为光催化氧化技术的实际应用奠定理论基础。

技术领域

本发明涉及环境化学技术领域，具体涉及一种解析中间产物对TiO₂光催化降解气相苯影响机理的方法，更具体涉及一种从Materials Studio软件模拟苯和多种中间产物分子在二氧化钛(TiO₂)光催化剂表面的吸附行为、光催化反应机理与光催化实验的多角度，研究中间产物对TiO₂光催化降解气相苯的影响机理。

背景技术

造纸工业特别是硫酸盐制浆厂排放的总挥发性有机物(TVOC)已严重超标，危害生态环境和人类健康，其中苯是主要的TVOC之一。因此，如何减少气态污染物的排放对造纸工业是一项重要的环保问题。光催化技术被认为是一种具有前景的方法，它将有机污染物转化为无毒无害的CO₂和H₂O。TiO₂作为一种高效的光催化剂，广泛应用于降解苯等气态污染物。

由于苯在光催化降解过程中会产生种类繁多的中间产物，且不能在实际环境中加以调控，因此需要考虑其影响。虽然气相苯的光催化降解所产生的中间产物已有实验室研究，但气相苯的光催化降解受中间产物形成过程影响的机理研究不足是制约光催化技术实际应用的问题之一。因此，研究中间产物对光催化降解气相苯整体脱除性能的影响，对光催化技术的实际应用具有重要意义，有助于提高光催化效率。虽然众多学者开展了气相苯的中间产物研究，但其对光催化降解苯的影响机理及作用机制仍然缺乏。为了完善理论研究的不足，在本发明的提出过程中至少发现，运用密度泛函理论(DFT)模拟苯和多种中间产物在锐钛矿TiO₂催化剂最常暴露的(101)表面的吸附行为，对研究光催化反应机理，从理论角度阐释中间产物对光催化降解苯的影响具有重要意义。综合光催化降解实验结果、吸附模拟和催化反应分析，多角度的研究将有助于全面了解中间产物对光催化降解气相苯的影响机理。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种解析中间产物对TiO₂光催化降解气相苯影响机理的方法，利用密度泛函理论DFT 模拟苯和多种中间产物分子在TiO₂表面的吸附行为，研究光催化反应机理，从分子原子水平分析中间产物分子对TiO₂光催化降解气相苯的影响机理，为解析中间产物影响光催化氧化行为的作用机制以及光催化技术的实际应用奠定理论基础。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于吸附模拟和催化机理解析中间产物对TiO₂光催化降解气相苯影响机理的方法，包括以下步骤：

步骤S1、通过TiO₂光催化降解气相苯及其中间产物的实验，研究气相苯的光催化降解速率受中间产物形成过程的影响规律；该步骤具体如下：