上海垃圾站房光催化凈化器

光催化空氣凈化被認(rèn)為是一種很有前景的技術(shù)，但它需要更高效的光催化材料和系統(tǒng)。在這里，作者報(bào)告了一種通過涂覆吸濕性高碘酸（PA）在WO3上引入原位水（自潤(rùn)濕）層的策略，以增強(qiáng)光催化去除空氣中親水性揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的能力。在環(huán)境空氣中，水蒸氣凝結(jié)在WO3上形成獨(dú)特的三相（空氣/水/WO3）系統(tǒng)。原位形成的水層可以選擇性地濃縮親水性VOC。PA具有多種作用，如水層誘導(dǎo)劑、增強(qiáng)可見光吸收的表面絡(luò)合配體和作為強(qiáng)電子受體。在可見光下，光生電子被高碘酸鹽迅速清理，產(chǎn)生更多的?OH。PA/WO3表現(xiàn)出優(yōu)異的乙醛降解光催化活性，在460 nm 處的表觀量子效率為64.3%，這是迄今為止報(bào)道的較高值。其他親水性揮發(fā)性有機(jī)化合物（如甲醛）也很容易溶解到WO3上的原位水層中，并會(huì)迅速降解，而疏水性VOCs在光催化過程中由于“水屏障效應(yīng)”而保持完整。PA/WO3成功地展示了在寬范圍濃度(0.5-700 ppmv) 下選擇性降解親水性VOC的出色能力。在工業(yè)領(lǐng)域，光催化凈化器可用于化工、印刷、涂裝、電子等行業(yè)的廢氣處理，有效減少?gòu)U氣排放對(duì)環(huán)境的影響。上海垃圾站房光催化凈化器

空氣凈化光催化材料的耐用性不足，而其是實(shí)際應(yīng)用中關(guān)鍵的因素，但在大多數(shù)研究中其耐用性遠(yuǎn)不如光活性。由于難降解中間體和產(chǎn)物的積累而使催化劑表面結(jié)垢，通常觀察到在光反應(yīng)過程中光催化劑逐漸失活。在空氣處理過程中，催化劑的結(jié)垢要比水相光催化的結(jié)垢更為嚴(yán)重。由于難降解性和非揮發(fā)性產(chǎn)物的積累，常在芳香族VOCs和含雜原子（N、S和P等）的VOCs降解過程中觀察到光催化劑表面的結(jié)垢。此外，在光催化空氣凈化的實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)考慮到會(huì)迅速污染光催化劑表面的有害成分（灰塵、氣溶膠顆粒等）的存在，嚴(yán)重限制了該方法在室外的應(yīng)用。開發(fā)實(shí)用的光催化空氣凈化系統(tǒng)可以采用一個(gè)整體方法：將材料設(shè)計(jì)/制備與各種組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)相結(jié)合；反應(yīng)條件優(yōu)化；反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和工程；并與其他技術(shù)融合。上海垃圾站房光催化凈化器光鈦催化凈化器的催化劑具有長(zhǎng)效穩(wěn)定的特點(diǎn)，不易失活，使用壽命長(zhǎng)，能夠持續(xù)發(fā)揮凈化作用。

二氧化鈦光催化代表性功能除了空氣凈化外，還有自我凈化的功能。由于光催化有較強(qiáng)的酸化力和超親水性，噴涂于物體表面，可形成光催化防霧涂層，同時(shí)由于其強(qiáng)大的氧化反應(yīng)效應(yīng)，可氧化掉物體表面的污漬，使被涂物具有自凈化功能。在建筑外墻上噴涂光催化劑后，在太陽(yáng)光的照射下能夠快速分解建筑表面的污染物和有害物質(zhì)，下雨時(shí)被分解的污染物隨著雨水被沖刷掉，從而保持建筑外墻的美麗和色澤，達(dá)到自潔的效果。二氧化鈦的這一特點(diǎn)，使得其在更多的領(lǐng)域發(fā)揮其難以替代的作用。

目前，眾多學(xué)者研究的光熱催化劑主要集中于貴金屬催化劑，金屬氧化物催化劑以及多組分雜化納米材料等。貴金屬催化劑性能優(yōu)異，價(jià)格昂貴，易中毒。金屬氧化物廉價(jià)易得，穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)易于調(diào)控改性。多組分雜化納米材料通過組分調(diào)變以及缺陷位點(diǎn)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)可以有效拓展其應(yīng)用，同時(shí)利用不同組分和位點(diǎn)的互補(bǔ)和協(xié)同作用提高催化劑活性和選擇性?？傮w而言，為獲得更加優(yōu)異的催化性能，光熱催化劑可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：（1）增強(qiáng)催化劑在整個(gè)太陽(yáng)光譜范圍內(nèi)的光吸收；（2）提高催化劑的光熱轉(zhuǎn)換能力；（3）提高催化劑的熱催化活性和穩(wěn)定性。在選型時(shí)，需要根據(jù)使用場(chǎng)所的大小，選擇適用面積合適的光催化凈化器。

目前，光催化空氣凈化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，光催化劑技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于室內(nèi)外空氣凈化。然而，實(shí)際應(yīng)用效果并不理想，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和應(yīng)用的研究成果還很少，從根本上講，存在以下三大瓶頸：光催化效率低：目前大多數(shù)光催化劑在紫外光下表現(xiàn)出較高的光催化活性，如商用光催化劑P25，而紫外光占太陽(yáng)光的5%左右。若其能夠有效吸收可見光，則可以在LED燈下實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣污染物的連續(xù)高效催化凈化，從而有效解決空氣污染問題。難以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)：在實(shí)際的放大生產(chǎn)過程中，存在許多不可控因素，需要考慮成本、能耗、環(huán)保、穩(wěn)定性等問題。因此，開發(fā)穩(wěn)定可行的大批量制備方法是實(shí)現(xiàn)光催化劑工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。粉末光催化劑負(fù)載：盡管在光催化的基礎(chǔ)研究方面已經(jīng)做了大量工作，但實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用之間仍存在差距。例如，商業(yè)化P25作為一種粉末型光催化劑在實(shí)際反應(yīng)過程中很容易吹失，這嚴(yán)重影響了P25的空氣凈化效率及其實(shí)際應(yīng)用效果。因此，必須投入額外的成本和能源對(duì)其進(jìn)行負(fù)載。光催化凈化器的凈化技術(shù)主要有光催化和活性炭吸附兩種。上海垃圾站房光催化凈化器

選擇光催化凈化器時(shí)需要根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地條件，選擇合適尺寸的凈化器，并確保其能夠方便地安裝和維護(hù)。上海垃圾站房光催化凈化器

光熱催化降解VOCs的反應(yīng)機(jī)理:1.光激發(fā)和熱活化：光熱催化劑在光照下吸收光子，使電子躍遷到更高的能級(jí)，形成電子-空穴對(duì)。同時(shí)，熱能催活催化劑表面，提高活化能，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)程。2.反應(yīng)物吸附：VOCs分子吸附在光熱催化劑表面。高溫條件下，吸附效率增加，強(qiáng)化了反應(yīng)物和催化劑的接觸。3.自由基生成：激發(fā)的電子和空穴遷移到催化劑表面，與吸附的氧氣和水分子反應(yīng)，生成活性氧物種如羥基自由基（·OH）和超氧陰離子自由基（·O??），這些自由基對(duì)VOCs具有強(qiáng)的氧化能力。4.VOCs氧化降解：這些活性氧物種攻擊VOCs分子，破壞其化學(xué)鍵，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的小分子如CO?和H?O。5.產(chǎn)物脫附：反應(yīng)生成的產(chǎn)物從催化劑表面脫附，釋放出催化劑活性位點(diǎn)，為新的反應(yīng)周期做準(zhǔn)備。上海垃圾站房光催化凈化器