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基本信息

項(xiàng)目名稱：
納米Cu-TiO2光催化氧化空氣凈化裝置
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本裝置用于凈化室內(nèi)甲醛等污染氣體。通過風(fēng)扇把室內(nèi)的空氣吸入凈化器內(nèi)，利用竹炭吸附空氣中甲醛等苯系污染物，通過負(fù)載在竹炭上的Cu-TiO2光催化劑把空氣中所包含的甲醛氣體降解為水和二氧化碳，然后釋放出凈化的空氣，通過風(fēng)扇的工作，空氣的循環(huán)，就可以到達(dá)降低室內(nèi)空氣中甲醛的含量。
詳細(xì)介紹：
消除甲醛等室內(nèi)污染氣體,凈化室內(nèi)空氣,對(duì)人的健康極為重要。納米二氧化鈦光催化劑在紫外光照射下，能將絕大多數(shù)污染物徹底氧化分解，且不產(chǎn)生二次污染。人們?cè)谟霉獯呋卫憝h(huán)境方面做了很多研究。由于光催化反應(yīng)在室溫和常壓下即可進(jìn)行，可用于開發(fā)新型室內(nèi)空氣凈化器。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了室內(nèi)甲醛凈化器。通過風(fēng)扇把室內(nèi)的空氣吸入凈化器內(nèi)，利用竹炭吸附空氣中甲醛等苯系污染物，通過負(fù)載在竹炭上的Cu-TiO2光催化劑把空氣中所包含的甲醛氣體降解為水和二氧化碳，然后釋放出凈化的空氣，通過風(fēng)扇的工作，空氣的循環(huán)，就可以到達(dá)降低室內(nèi)空氣中甲醛的含量。

作品圖片

  • 納米Cu-TiO2光催化氧化空氣凈化裝置

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的：是用于消除甲醛等室內(nèi)污染氣體。 思路：通過風(fēng)扇把室內(nèi)的空氣吸入凈化器內(nèi)，利用竹炭吸附空氣中甲醛等苯系污染物，通過負(fù)載在竹炭上的Cu-TiO2光催化劑把空氣中所包含的甲醛氣體降解為水和二氧化碳，可以到達(dá)降低室內(nèi)空氣中甲醛的含量。 創(chuàng)新點(diǎn)：為了改善催化劑光催化性能，對(duì)TiO2摻雜過度金屬Cu進(jìn)行改性。同比降解效率提高40%。 技術(shù)關(guān)鍵和指標(biāo)：紫外光照射Cu-TiO2光催化劑時(shí)，能形成活性電子e- 和空穴h+ 。當(dāng) Cu-TiO2表面主要吸附有機(jī)物時(shí)，空穴可以直接氧化有機(jī)物。它可以降解甲醛率高達(dá) 97%。

科學(xué)性、先進(jìn)性

TiO2廣泛被應(yīng)用在凈化空氣的領(lǐng)域，但TiO2的光催化活性受到了光生電子與光生空穴的影響。研究表明摻雜適當(dāng)?shù)倪^渡金屬可以減少TiO2表面光生電子與光生空穴的復(fù)合，并且產(chǎn)生更多的HO?和O2-?提高催化劑的活性。Cu的摻雜可以促進(jìn)了銳鈦礦型TiO2向金紅石型TiO2的轉(zhuǎn)變，發(fā)生紅移現(xiàn)象，提高光催化能力。Cu+離子還能夠強(qiáng)烈增強(qiáng)紫外光照下的納米TiO2體系的光生電流。由于二價(jià)銅離子對(duì)光生電子的俘獲，這一過程促進(jìn)光生載流子的分離，減少了光生載流子的復(fù)合速度從而增加了光電流的強(qiáng)度。 本凈化裝置采用先進(jìn)的納米雜化和溶膠-凝膠技術(shù)而制備出摻雜Cu的TiO2（俗稱納米Cu-TiO2材料）材料，使用竹炭負(fù)載納米Cu-TiO2材料，綜合利用竹炭?jī)?yōu)良的吸附能力和Cu-TiO2在紫外燈的照射下較強(qiáng)的光催化能力，通過光催化反應(yīng)將凈化裝置中所含有的有害氣體降解為無害產(chǎn)物，降解率最高可達(dá)97%以上，能夠有效地降低室內(nèi)甲醛和甲苯的量，并且對(duì)于室內(nèi)殺菌消毒也有一定作用。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2010年福建工程學(xué)院第八屆科技節(jié)學(xué)生課外學(xué)生作品制作發(fā)明類一等獎(jiǎng) 2011年參加第十屆“挑戰(zhàn)杯”福建省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

專利權(quán)轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

實(shí)物、圖片

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 一、本凈化裝置采用納米雜化和溶膠-凝膠技術(shù)而制備出摻雜Cu的TiO2 ，使竹炭負(fù)載納米Cu-TiO2材料，光解率達(dá)75—100％。 二、與眾多半導(dǎo)體光催化劑相比,其光催化活性高、無毒、價(jià)廉、穩(wěn)定性好。 三、與市面上銷售的甲醛降解劑相比，無產(chǎn)生二次污染的可能。 四、本凈化裝置耗能低。 市場(chǎng)分析：目前，市場(chǎng)上也有各種各樣的凈化器。價(jià)格一般在2000-4000元。而本裝置價(jià)格200左右遠(yuǎn)低于市場(chǎng)上同類型的產(chǎn)品。產(chǎn)品既節(jié)能又經(jīng)濟(jì)，同時(shí)在外觀設(shè)計(jì)上面晶瑩剔透有較強(qiáng)的室內(nèi)裝飾感?？梢云占暗綄こ０傩占?。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：估計(jì)十二五期間新建各類住房6500萬(wàn)套左右，按照一套住房配備兩個(gè)產(chǎn)品，我們可以賣出一億三千萬(wàn)個(gè)。市場(chǎng)前景廣闊。

同類課題研究水平概述

主要針對(duì)室內(nèi)主要空氣污染物—甲醛、甲苯為對(duì)象，我們通過查閱大量的期刊文獻(xiàn)，綜述了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)它的研究結(jié)論如下： 光催化技術(shù)。1972年Fujishima關(guān)于水在二氧化鈦電極上光催化分解為氫和氧的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著多相光催化時(shí)代的開始。近些年來納米半導(dǎo)體的光催化劑研究引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，納米半導(dǎo)體材料在光的照射下可以降解有機(jī)污染物。但除TiO2外的其它半導(dǎo)體或由于活性低，或由于易被光腐蝕等原因尚難實(shí)際應(yīng)用。而TiO2禁帶寬度(Eg＝3.2ev)、廉價(jià)、易得、無毒無害、優(yōu)越的光催化性能、無二次污染以及大的比表面積、光電化學(xué)穩(wěn)定性而引人注目, 它可以將甲醛降解為CO2和H2O。在光催化領(lǐng)域顯示出廣闊的前景，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染物的降解，是公認(rèn)為最佳的半導(dǎo)體光催化劑。 TiO2光催化技術(shù)的研究，各國(guó)的學(xué)者們主要對(duì)以下三個(gè)方面的內(nèi)容展開了研究:(1)提高催化劑的光催化性能；(2)提高對(duì)太陽(yáng)光的利用率；(3)催化劑的負(fù)載問題。 單單用TiO2光催化反應(yīng)降解效率并不是很高，所以有學(xué)者把過渡金屬離子摻雜在TiO2里頭，目的是可在TiO2晶格中引入缺陷位置或改變結(jié)子和空穴的復(fù)合，還可以擴(kuò)展光吸收波長(zhǎng)的范圍，大大提高了甲醛的降解效率。到目前為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)室內(nèi)甲醛氣體光催化降解研究停留在光催化劑制備條件影響方面，甲醛的吸收降解凈化器也必須頻繁更換，況且降解率也不高，對(duì)于高效環(huán)保的甲醛降解凈化器研究尚未報(bào)道。結(jié)合各家所長(zhǎng)，我們采用竹炭負(fù)載Cu摻雜納米TiO2作催化劑，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)并進(jìn)行多次修改，研究出了高效環(huán)保的甲醛降解裝置。
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