论文总字数：15512字

摘 要

本实验主要探索，在Zr-TiO₂催化剂的基础上摻和Na、K离子，探寻Na、K摻杂含量对催化剂催化效果的影响，一定浓度的甲醛在光照条件下进行催化，记录下降解情况来表示催化剂的性能，并选择最优摻杂比例的催化剂再一步寻找最优的焙烧温度。实验结果发现，Na含量2.5% 的催化剂效果是最佳的，而K含量1% 的催化剂效果是最佳的。两种摻杂不同碱金属的催化剂在500^oC 左右焙烧时制备出来的性能都是相对较好的，都能达到93% 左右的甲醛去除率。

关键词：光催化 降解 甲醛 碱土离子 ZrTiO₂ Na K

Effect of Na and K Doping on the Photocatalytic Degradation of Formaldehyde by Zr-TiO₂

Abstract

In this experiment, the effects of Na and K doping on the catalytic effect of the catalyst were investigated by adding Na and K ions on the basis of Zr-TiO₂ catalyst. The concentration of formaldehyde was catalyzed under light conditions, and the degradation was recorded Indicating the performance of the catalyst and selecting the optimal doping ratio of the catalyst to find the optimum firing temperature. The experimental results show that the catalyst with 2.5% Na content is the best, while the K content of 1% of the catalyst effect is the best. Two kinds of catalysts with different alkali metal doping were calcined at about 500 ^oC, and the removal rate of formaldehyde was about 93%.

Key Words: Photocatalytic; Degradation; Formaldehyde; Akaline earth ions; K; Na; ZrTiO₂

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 课题背景 1

1.2 室内甲醛的处理方式 1

1.3 光催化剂TiO₂研究现状 2

1.3.1 TiO₂的研究程度 2

1.3.2 国内外改性光催化剂TiO₂研究存在的问题 4

1.4 提高TiO₂催化效率的方法 5

1.4.1 贵金属沉积 5

1.4.2 离子掺杂 5

1.4.3 表面光敏 6

1.4.3 表面络合物作用 6

1.5 本论文的研究目的与内容 6

1.5.1 研究目的 6

1.5.2 研究内容 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验材料与方法 8

2.1.1 实验试剂 8

2.1.2 实验仪器 8

2.1.3 实验方法 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 离子摻杂含量的影响 10

3.1.1 Na离子摻杂含量对ZrTiO₂的影响 10

3.1.2 K离子摻杂含量对ZrTiO₂的影响 11

3.2 焙烧温度对催化剂的影响 12

3.2.1 温度对Na离子摻杂ZrTiO₂的影响 12

3.2.2 温度对K离子摻杂ZrTiO₂的影响 13

第四章 结论与展望 15

4.1 结论 15

4.2 展望 15

参考文献 17

致谢 19

第一章 文献综述

1.1 课题背景

随着人类社会现代生活水平的不断提高，我们对于追求环境中清新空气的需求开始受到广泛关注。然而现代社会的我们大多数的时间都是在高楼大厦的屋内度过的。可是查看各种研究发现，屋里环境的空气问题远远比屋外环境的空气问题来的更加严重^[1]。虽然现代室内的装饰材料和装饰水平在不断的提高，但这同时也致使了一系列的问题，其中室内甲醛浓度的提高、环境质量的下降最为关键。

甲醛在很多场景中肉眼是观察不出来的，因为它没有颜色，而且甲醛会具有刺激性的味道，并且还是很浓烈的。在室温常压之下，甲醛以物理三态中的气态出现。我们生活周边的甲醛会严重危害到我们的身体健康，如果我们长时间的经常的生活在含着甲醛的环境中，那么我们的身体将会收到严重的危害。首先是会很容易刺激到眼睛以，如果长期接触的吸入甲醛，我们的管道也会出现问题。其次，小则头会有点痛，身体没有力气，很容易生病，身体的抵抗力下降。大则会损坏大脑，出现健忘、破坏神经，呼吸困难等等。甚至会出现癌变的现象，破坏身体的机能，严重者会慢性死亡^[2]。

所以怎样更加高效方便的解决排除掉室内甲醛的问题，慢慢成为我国以及国外很多科研人员思考的对象，对于保护世界环境的人来说，这也是热门研究的方向。

1.2 室内甲醛的处理方式

日常的生活中，我们解决空气中甲醛问题的方式主要有几种。第一种是通过日常生活中的风吹稀释冲淡甲醛，或者通过一些人造设备来通风。第二种是通过用各种的材料来吸附甲醛，比如说是一些自然植物，或者一些有机材料来包裹住空气种的各种甲醛等污染物。第三种是通过光催化降解的方式来把甲醛降解成没有危害的无机物^[3]。到目前为止，我们研究最多的就是二氧化钛(TiO₂)的光催化降解了。二氧化钛(TiO₂)光催化降解能把污染物通通都变成没有危害的水和二氧化钛。二氧化钛里面的羟基自由基和超氧离子自由基能够分解破坏掉污染物中的碳氢、碳氧键，从而达到净化空气的效果。目前全世界大多数国家的研究人员都在努力寻找能够让TiO₂光催化剂变的更加高效的手段，这已成为我国乃至全世界科研人员广泛关注的方向，科研人员为之而不断的进行研究^[4-5]。

1.3 光催化剂TiO₂研究现状

1.3.1 TiO₂的研究程度

1. TiO₂的结构

二氧化钛一方面拥有良好的物理性质，它的折射率很高，具有半导体的长处，对其介电常数来说也是十分出色。此外在化学上的稳定性也非常的强，白度十分的优良，能够掩盖掉许多其它的色泽。另一方面，二氧化钛没有毒性。在日常的生活中能够广泛安心的使用。生活中我们很多的地方都使用到具有二氧化钛的材料与物质，就比如说装修要使用的油漆和涂抹的各种材料、日常装水所用到的各种塑料、甚至很多女性每天使用的化妆品中也是存在着二氧化钛。尤其是在光催化降解和太阳能电池^[6]这一块上面，我们的二氧化钛有着很强的可塑性，挖掘的深度也可很深，很多的方方面面都可以使用到。

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