邓维

摘 要：随着科学技术水平的不断提高，研究发现使用光催化剂能够将空气中一些具有挥发性和污染性的有机物彻底降解掉，有研究人员制备出了TiO2 -SiO2复合催化剂，并且表明将SiO2进行复合可以进一步抑制TiO2，增大粒径，将纳米薄膜的比表面积提高，同时还可以抑制晶型由锐钛矿转变为金红石。本文将采用溶胶-凝胶法制备出新型V5+/TiO2-SiO2-GF复合光催化剂，同时对其消除室内甲醛的效果作出研究分析。

关键词：甲醛;高效复合;光催化剂

甲醛作为一种公认的致癌物质。其刺激性强，无色，挥发时间久，对人体存在较大的潜在威胁。有研究表面，在一些新装修的房屋内其甲醛的浓度要比室外高出近240倍，比普通住宅高出8.6倍。长久以来，人们对于甲醛污染的重视程度还不够，相关的管理体系也不够健全。因此，甲醛污染威胁人体健康的问题还有待进一步解决。

1 实验

1.1 仪器与试剂

仪器：PPM400甲醛检测仪、恒温磁力搅拌器、马弗炉、白炽灯（40W）、无臭氧型紫外杀菌灯（5W，253.7nm）、提拉涂膜仪、环境测试舱（2m3）等。

试剂：正硅酸乙酯（AR）、钛酸四正丁酯（AR）、无水乙醇（AR）、甲醛溶液（AR）、冰醋酸（AR）、偏钒酸铵（AR）、硫酸（AR）、草酸（AR）、过氧化氢30%（AR）、去离子水等。

1.2 制备

TiO2-SiO2-GF光催化剂制备：

①配置A溶液，室温状态下，在44mL无水乙醇中加入34mL钛酸四正丁酯，使用磁力搅拌半个小时即可;②另取44mL无水乙醇、4mL去离子水以及9.6mL冰醋酸，再结合相关的比例将不同剂量的正硅酸乙酯加入进去，磁力搅拌1h之后就可以得到B溶液;③在B溶液中缓慢加入A溶液，搅拌两个小时之后就可以得到TiO2-SiO2溶胶，将得出的溶胶静置半小时，将玻璃纤维布裁剪成20cm×20cm，厚度为0.12mm，以此作为载体，然后利用提拉涂膜装置进行涂膜，在涂膜之后即刻放入100℃的馬弗炉中进行5min的干燥，之后以2℃/分的速度上升到预定的温度，恒温2h，待自然冷却至常温。

TiO2-GF光催化剂制备：在配置B溶液的时候，不需要将正硅酸乙酯加入进去，其他的方法和步骤与TiO2-SiO2-GF光催化剂的制备方法是一样的。

V5+/TiO2-SiO2-GF光催化剂制备：将适量的偏钒酸铵溶于浓度为5%的草酸溶液，就得出了C溶液，之后在③中将C溶液缓慢加入到A溶液中，其他方法和步骤与上面配置TiO2-SiO2-GF光催化剂的制备一致。

1.3 预处理玻璃纤维布

①先用清水将玻璃纤维布清洗干净，随后放入到马弗炉中，用450℃的煅烧进行处理2h，待其冷却之后再用离子水对其进行漂洗，之后将其烘干备用;②把玻璃纤维布放在体积比为70：30的H2SO4/H2O2中煮沸10min，之后用去离子水进行漂洗，将其烘干备用。

1.4 实验过程

光催化剂的活性主要是以甲醛的降解率来作为评价的标准。在环境测试舱（2m3）中进行实验，因其密封性比较好，且测试舱的内壁吸附甲醛的作用力比较小，所以比较有利于进行降解实验。甲醛的初始浓度一般设置为0.42mg/m3。

在测试舱中放入制作好的光催化剂，等舱内的浓度达到了实验要求后，将模拟可见光的白炽灯或是无臭氧型紫外杀菌灯打开。每间隔半小时，使用PPM400甲醛检测仪进行采样，持续3h。

2 讨论

2.1 预处理玻璃纤维布的影响

玻璃纤维布的表面覆盖着一层疏水性有机物，在进行镀膜时，会阻碍其表面与溶胶，导致薄膜破裂或脱落，最终对光催化活性造成一定的影响。而使用煅烧法或者煮沸法都能有效去除玻璃纤维布表面的疏水性有机物。这样就可以保障实验不受其他因素的干扰，得出的实验数据也更加具有可信度。

2.2 配比对TiO2-SiO2光催化活性的作用

为了进一步考察TiO2-SiO2复合配比会对TiO2光催化活性造成一个什么样的影响，特地制备了配比分别是n（Ti）：n（Si）的比例为1：0、1：1、3：1、5：1、7：1的样品各五种，分别将样品置于500℃煅烧2h，然后在紫外光的照射下，对各样品对于甲醛产生的降解率进行分析对比。

在掺入了Si时可以将复合光催化剂的粒径增大进行有效抑制，进而创建出一个多孔的微结构，比表面积也会加大，具备更强的吸附能力，所以光催化的降解效果会更加明显。但如果过量掺入Si则会导致光催化活性中心的TiO2粒子被一些没有光催化活性的SiO2粒子给包围，进而对TiO2的光催化效果造成一定的负面影响。

3 结论

将玻璃纤维布通过H2SO4/H2O2进行煮沸预处理之后，n（Ti）：n（Si）的比例为5：1的时候，n（V）：n（TiO2+SiO2）约为3%：1。当煅烧的温度达到600℃的时候，V5+/TiO2-SiO2-GF复合光催化剂降解甲醛的效率达到最高。掺入了Si之后，可以有效抑制光生空穴与光生电子的复合，进而有效增加光催化的活性，并借助空气中的氧气，将甲醛氧化分解为二氧化碳和水，从而消除室内甲醛。

参考文献：

[1]武宇航，宋美婷，魏凡，等.高效复合光催化剂的制备及稳定消除室内甲醛的研究[C]//第十一届全国环境催化与环境材料学术会议.