纸基光催化材料制备及其光降解VOCs性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

挥发性有机化合物（VOCs）作为空气中的有害污染物，即使在低浓度下也能危害人体健康，因此VOCs的有效去除受到越来越多地关注。目前挥发性有机物的治理技术主要 吸收法、燃烧法、低温等离子体技术、生物法等，这些技术虽然有一定处理效果，但是面临着预处理要求高，处理效果不稳定，产生二次污染等问题。而光催化技术与传统技术相比，具有工艺简单、污染物降解彻底、副产物少等优点，具有一定研究价值。

近年来，以半导体纳米材料为催化剂的光催化处理技术因其能够完全降解污染物、不产生二次污染的独特优势被越来越多的研究者应用于治理染料废水。但是纳米颗粒容易在光催化反应和回用中损失，这影响了光催化剂纳米颗粒的回收利用，也可能会对环境造成二次污染。纤维素物质广泛存在于自然界中，尤其是植物纤维可再生，且无毒并具有柔韧性、多孔性、生物降解性和相容性等优点。因此，可以利用纤维素材料为载体，将光催化材料引入纤维素的独特天然结构中，制备新型纤维素功能材料光催化纸。这种光催化纸材料不仅会降低纳米光催化剂在回用中的损失率，还可能增加其光催化效率，表现出更好的光催化性能。

2. 国内外研究现状分析

详见文献综述

3. 研究的基本内容与计划

本实验以制备高效能的光催化纸能快速进行光催化反应降解气体为目标。首先利用造纸技术采取湿部添加的方法，将TiO₂添加到纸张中，以碳粉、陶瓷纤维作为吸附剂；研究加入合适的配料比使TiO₂的留着率达到70%-80%。还需搭建VOC电阻式传感器的检测装置，根据传感器的性能设计电路检测气体，并检验该装置的气密性。将制造的光催化纸放入装置中，通入甲苯气体打开紫外灯进行光催化反应；再根据结果的反馈，选择出制备高效能的光催化纸的配料比。

4. 研究创新点

挥发性有机化合物（VOCs）作为空气中的有害污染物，即使在低浓度下也能危害人体健康，因此VOCs的有效去除受到越来越多地关注，以半导体纳米材料为催化剂的光催化处理技术因其能够完全降解污染物、不产生二次污染的独特优势被越来越多的应用于治理染料废水。其中利用纤维素材料为载体，将光催化材料引入纤维素的独特天然结构中，制备新型纤维素功能材料光催化纸。这种光催化纸材料不仅会降低纳米光催化剂在回用中的损失率，还可能增加其光催化效率，表现出更好的光催化性能。