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基本信息

項目名稱：
竹炭負(fù)載Ce摻雜納米TiO2光催化氧化法降解甲醛裝置研究
小類：
能源化工
簡介：
1.市場急需、惠及全民 美國環(huán)保局證實，人類68%的疾病與空氣污染有關(guān)； 世界衛(wèi)生組織把室內(nèi)空氣污染列為18類致癌物質(zhì)之首； 加拿大衛(wèi)生署證實，室內(nèi)空氣污染超過室外5倍； 世界衛(wèi)生組織06年報告，全球每年超過200萬人死于空氣污染導(dǎo)致的各種疾??； 全球污染最嚴(yán)重的20個城市，有16個在中國； 我們研發(fā)的產(chǎn)品將：還您一片清新的空間，減少您的疾病，延長您的壽命！ 2.技術(shù)先進(jìn)、功能獨特 綠色環(huán)保：納米TiO2光催化劑可在常溫常壓下將甲醛等有機(jī)物降解為水和二氧化碳，不產(chǎn)生二次污染。 效率高：物理吸附與光催化降解相結(jié)合，柵式結(jié)構(gòu)的光反應(yīng)器有效地增加催化劑的光照表面，減少竹炭對紫外光源遮擋作用，提高光催化反應(yīng)速率。 經(jīng)濟(jì)實惠：納米TiO2光催化劑失活后可通過再生恢復(fù)活性，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保，又解決了消費者頻繁更換反應(yīng)器的煩惱。 3.巨量需求，龐大市場 家庭居室、辦公室、娛樂場所、賓館、酒店、酒樓、車內(nèi)及其它各種有空氣污染的場所。因為人們越來越渴望呼吸到潔凈空氣，按3億家庭、8000萬家企業(yè)及樓宇、5600萬輛機(jī)動車初步計算，潛在需求量不少于100億臺左右。
詳細(xì)介紹：
本作品設(shè)計了竹炭負(fù)載納米TiO2光催化吸收降解裝置，制作了光催化吸收降解裝置模型，研究了竹炭負(fù)載納米TiO2所制得的光催化劑(納米TiO2 /竹炭)對空氣中甲醛光催化降解效果,考察了納米TiO2負(fù)載量、光反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對甲醛光催化降解效率的影響,討論了納米TiO2 /竹炭對甲醛的吸附性能以及吸附一定量甲醛后對其光催化效果的影響，并介紹了溶膠法制備Ce離子摻雜納米TiO2的方法和摻雜納米TiO2在竹炭上的負(fù)載方法。結(jié)果表明: 摻雜Ce后納米TiO2后凈化效率大大提高，竹炭表面負(fù)載納米TiO2后,對甲醛仍具有很強(qiáng)的吸附能力；吸附甲醛達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后，甲醛光催化降解效率和新制備催化劑基本相同；多層?xùn)攀浇Y(jié)構(gòu)光反應(yīng)器的催化層厚度為2mm，間隔為20mm時納米TiO2/竹炭對甲醛的吸收效率最好。經(jīng)檢測，裝置對甲醛的凈化率為94%。

作品圖片

  • 竹炭負(fù)載Ce摻雜納米TiO2光催化氧化法降解甲醛裝置研究
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  • 竹炭負(fù)載Ce摻雜納米TiO2光催化氧化法降解甲醛裝置研究
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作品專業(yè)信息

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

設(shè)計、發(fā)明的目的：研制一種室內(nèi)空氣凈化設(shè)備，該設(shè)備適用在所有的工業(yè)和民用室內(nèi)以及汽車內(nèi)部，有效地吸附并降解甲醛等揮發(fā)性空氣污染物，還室內(nèi)一片清新，給人們更多健康。 作品設(shè)計的基本思路：利用納米TiO2優(yōu)越的光催化性能降解空氣中的甲醛等有機(jī)污染物，利用摻雜金屬Ce離子提高光量子效率，同時利用竹炭的吸附性能提高凈化能力，采用梯形柵式的光催化層結(jié)構(gòu)，增加催化劑層的光照表面，采用強(qiáng)制通風(fēng)增加空氣與光催化劑的接觸機(jī)會，制成一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、實用的室內(nèi)空氣凈化設(shè)備。 創(chuàng)新點 ： 1.采用了梯形柵式結(jié)構(gòu)催化劑層，有效的增加了催化劑的光照表面，使甲醛凈化效率大大提高； 2.將竹炭的吸附性能與納米TiO2優(yōu)越的光催化性相結(jié)合，并摻雜Ce離子增大催化效率。 技術(shù)關(guān)鍵：Ce摻雜TiO2在竹炭上的負(fù)載和梯形柵式結(jié)構(gòu)催化劑層的設(shè)計。 主要技術(shù)指標(biāo)：一般光催化反應(yīng)器中裝載的納米TiO2/竹炭的量為100g，適宜于室內(nèi)人體積100立方米以下的凈化，連續(xù)運行4小時后，對甲醛的凈化率為94%。

科學(xué)性、先進(jìn)性

作品的主要科學(xué)性先進(jìn)性： 1.綠色環(huán)保：可在常溫常壓下將甲醛等有機(jī)物降解為水和二氧化碳，不產(chǎn)生二次污染。 2.效率高：柵式結(jié)構(gòu)的光反應(yīng)器有效地增加催化劑的光照表面，減少竹炭對紫外光源遮擋作用，提高光催化反應(yīng)速率。 3.經(jīng)濟(jì)實惠：納米TiO2光催化劑失活后可通過再生恢復(fù)活性，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保，又解決了消費者頻繁更換反應(yīng)器的煩惱。 以往的研究，納米TiO2粉體作為光催化劑，但使用后難以回收、容易損耗，沒有把納米TiO2與鈰摻雜及竹炭結(jié)合起來，凈化效率低，催化劑層沒有設(shè)計成梯形柵式架構(gòu)，光反應(yīng)效率低。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

2009年3月18日由湖南省科技廳組織對“竹炭負(fù)載Ce摻雜納米TiO2光催化氧化法降解甲醛裝置研究”進(jìn)行了鑒定，得出如下鑒定意見：該作品采用竹炭負(fù)載Ce摻雜納米TiO2光催化氧化法降解空氣中揮發(fā)性有機(jī)物，立意新穎，原理可行。光催化氧化法降解甲醛裝置采用了梯形柵式結(jié)構(gòu)催化劑層，有效的增加了催化劑的光照表面，使甲醛凈化效率高達(dá)94%。 該作品的主要技術(shù)先進(jìn)性有：1.綠色環(huán)保 2.效率高 3.經(jīng)濟(jì)實惠。綜上，竹炭負(fù)載Ce摻雜納米TiO2光催化氧化法降解甲醛裝置整體研究水平為國內(nèi)領(lǐng)先。 鑒定組長：湖南大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院曾光明院長/教授 副組長：中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院黃可龍院長/教授

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

一次性轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

模型、現(xiàn)場演示、樣品

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

說明及該作品的技術(shù)特點和優(yōu)勢： 1.綠色環(huán)保：納米TiO2光催化劑可在常溫常壓下將甲醛等有機(jī)物降解為水和二氧化碳，不產(chǎn)生二次污染。 2.效率高：物理吸附與光催化降解相結(jié)合，柵式結(jié)構(gòu)的光反應(yīng)器有效地增加催化劑的光照表面，減少竹炭對紫外光源遮擋作用，提高光催化反應(yīng)速率。 3.經(jīng)濟(jì)實惠：納米TiO2光催化劑失活后可通過再生恢復(fù)活性，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保，又解決了消費者頻繁更換反應(yīng)器的煩惱。 適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明及市場分析： 該反應(yīng)裝置適合于家庭居室、辦公室、娛樂場所、賓館、酒店、酒樓、車內(nèi)及其它各種有空氣污染的場所。隨著室內(nèi)空氣污染對人類健康的危害逐漸被人們所認(rèn)識，人們越來越渴望呼吸到潔凈空氣，按3億家庭、8000萬家企業(yè)及樓宇、5600萬輛機(jī)動車初步計算，潛在需求量不少于100億臺左右。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：按年產(chǎn)10萬臺空氣凈化設(shè)備計算，銷售價位280元/臺，年產(chǎn)值2800萬元，利稅900萬元。

同類課題研究水平概述

目前針對室內(nèi)空氣污染物的處理途徑主要有：活性炭吸附；添加了光催化劑的涂料；光催化凈化器。當(dāng)前國內(nèi)市場的空氣凈化器來自國外或臺灣，一般采用活性炭吸附，價格昂貴，而且只有在如轎車內(nèi)這樣的小環(huán)境中才具有較好的效果。光催化涂料由于其中的光催化劑會導(dǎo)致粘接劑分解引起脫色，因此尚未進(jìn)入真正的實用階段。 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)志著多相光催化時代的開始。半導(dǎo)體催化劑在太陽能存儲與利用，光催化轉(zhuǎn)換及有機(jī)物污染環(huán)境處理等方面，有著誘人的前景，其中TiO2因其具有光學(xué)穩(wěn)定性和高效性而倍受人們青睞。TiO2作為光催化劑具有高活性、安全、廉價、無污染等優(yōu)點，是最有開發(fā)前途的綠色環(huán)保催化劑之一，然而目前大多數(shù)研究局限于TiO2粉末分散懸浮體系。由于懸浮體系存在難以分離和回收，容易中毒和凝聚的缺點，限制了其發(fā)展。利用溶膠-凝膠技術(shù)將TiO2固定在具有吸附功能的載體上，可達(dá)到環(huán)保節(jié)能的要求。到目前為止，國內(nèi)外對室內(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，甲醛的吸收降解裝置也必須頻繁更換，況且降解率只能達(dá)到60%左右，對于高效環(huán)保的甲醛降解裝置研究尚未報道。 我們在他人的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，改進(jìn)裝置性能，研究出一種既符合消費者物美價廉的要求，又適應(yīng)時代潮流，環(huán)保節(jié)能的裝置。消費者注重商品的性價比，裝置既要高效又要價格優(yōu)廉，因此研究一種新的降解材料勢在必行。結(jié)合各家所長，我們采用竹炭負(fù)載Ce摻雜納米TiO2作催化劑，經(jīng)過精心設(shè)計并進(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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