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納米二氧化鈦光催化降低汽車內空氣污染的應用
- 2020-02-18-

        隨著汽車工業的發展和人們生活水平的提高,汽車進入家庭的步伐日益加快。據統計,截至2011年6月,全國汽車保有量達到9846萬輛,其中私人汽車保有量超過7000萬輛。但是,機艙內的空氣污染是不可避免的問題。中國汽車環境專業委員會與杭州智提凈化技術有限公司研發中心共同開展了汽車環境污染物控制研究。這些汽車污染物通常是指有毒的有機物,例如甲醛,苯,甲苯,對(間二甲苯),鄰二甲苯,苯乙烯,乙苯,乙酸丁酯,三氯乙烯和氯仿。在車輛環境中檢測到的各種有害物質中,苯,甲苯,二甲苯,總揮發性有機化合物,甲醛和一氧化碳的最高值超過標準值的14.5、8和0.2倍7.3和4倍,17倍,6.5倍,3.14倍,這些有害物質經常會使人出現頭暈,頭痛,嗜睡,虛弱,胸悶等癥狀,還可能引起消化不良,食欲不振,嚴重損害肝臟和造血系統,甚至引起死亡。

        2006年1月24日,“車中苯中毒致死”一案在豐臺法院開庭審理,引起了人們對車內污染的關注。人們希望找到一種安全,無毒,持久且無二次污染的方法來消除車輛中的有機污染物。消除這些有害物質的常用方法是臭氧氧化和活性炭吸附。由于臭氧量不易控制,因此效果無法持續。臭氧本身有一種奇怪的氣味。它對人體的呼吸道,肺內外的生化代謝,肺功能,肺防御系統和人體免疫功能有不利影響,因此其使用受到限制;盡管活性炭可以吸附汽車中的有害氣體,但其吸附是一種物理吸附,作用時間有限。

        

        隨著科學技術的發展,人們開始嘗試使用光催化劑JR05降解有機污染物。許多文獻報道了對光催化降解有機污染物如甲醛和苯的研究。許多科學家已經使用納米二氧化鈦作為光催化涂層來進行去除空氣污染物的研究。然而,關于使用光催化劑來降低汽車中的空氣污染的報道很少。作者以納米二氧化鈦JR05為光催化劑,以37座客車為研究對象,研究了納米二氧化鈦光催化劑JR05使用前后主要有機污染物含量的變化。結果表明,光催化劑JR05可以顯著降低機艙中主要有機污染物的含量。

        實驗步驟是將納米TiO2 JR05與去離子水混合,以制備質量濃度為1%的光催化劑分散體。然后使用噴槍均勻地噴灑500克光觸媒液體,使用5個30 W紫外線燈作為光源,并將其放置在汽車的前部,中部和后部。密封光照39小時后,測量甲苯,二甲苯,甲醛含量和總有機揮發物。

        

        從實驗數據可以看出,在光催化降解之前,甲苯,二甲苯,甲醛和總有機物的含量均超過了室內空氣質量國家標準。噴涂光催化劑后,在封閉條件下用紫外線照射39小時。測試結果表明,汽車中的有機物含量大大降低。甲醛,甲苯,二甲苯和全部有機物的含量均達到室內空氣質量標準,表明使用光催化劑納米二氧化鈦JR05控制汽車空氣污染是可行的。

        

        催化降解機理:光催化降解是通過一系列氧化反應完成的。以甲苯為例。其降解機理是:二氧化鈦表面的光生孔與甲苯反應形成芐基。芐基在氧和活性中間體羥基,過氧自由基等的作用下生成苯甲酸。苯甲酸進一步被氧化為二氧化碳和水,如圖2所示。由于二氧化碳和水是無毒的,因此使用光觸媒JR05的納米二氧化鈦已達到凈化車內空氣的目的。

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