基本信息
- 项目名称：
- 纳米Cu-TiO2光催化氧化空气净化装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本装置用于净化室内甲醛等污染气体。通过风扇把室内的空气吸入净化器内，利用竹炭吸附空气中甲醛等苯系污染物，通过负载在竹炭上的Cu-TiO2光催化剂把空气中所包含的甲醛气体降解为水和二氧化碳，然后释放出净化的空气，通过风扇的工作，空气的循环，就可以到达降低室内空气中甲醛的含量。
- 详细介绍：
- 消除甲醛等室内污染气体,净化室内空气,对人的健康极为重要。纳米二氧化钛光催化剂在紫外光照射下，能将绝大多数污染物彻底氧化分解，且不产生二次污染。人们在用光催化治理环境方面做了很多研究。由于光催化反应在室温和常压下即可进行，可用于开发新型室内空气净化器。因此我们设计了室内甲醛净化器。通过风扇把室内的空气吸入净化器内，利用竹炭吸附空气中甲醛等苯系污染物，通过负载在竹炭上的Cu-TiO2光催化剂把空气中所包含的甲醛气体降解为水和二氧化碳，然后释放出净化的空气，通过风扇的工作，空气的循环，就可以到达降低室内空气中甲醛的含量。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：是用于消除甲醛等室内污染气体。 思路：通过风扇把室内的空气吸入净化器内，利用竹炭吸附空气中甲醛等苯系污染物，通过负载在竹炭上的Cu-TiO2光催化剂把空气中所包含的甲醛气体降解为水和二氧化碳，可以到达降低室内空气中甲醛的含量。 创新点：为了改善催化剂光催化性能，对TiO2掺杂过度金属Cu进行改性。同比降解效率提高40%。 技术关键和指标：紫外光照射Cu-TiO2光催化剂时，能形成活性电子e- 和空穴h+ 。当 Cu-TiO2表面主要吸附有机物时，空穴可以直接氧化有机物。它可以降解甲醛率高达 97%。
科学性、先进性
- TiO2广泛被应用在净化空气的领域，但TiO2的光催化活性受到了光生电子与光生空穴的影响。研究表明掺杂适当的过渡金属可以减少TiO2表面光生电子与光生空穴的复合，并且产生更多的HO•和O2-•提高催化剂的活性。Cu的掺杂可以促进了锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2的转变，发生红移现象，提高光催化能力。Cu+离子还能够强烈增强紫外光照下的纳米TiO2体系的光生电流。由于二价铜离子对光生电子的俘获，这一过程促进光生载流子的分离，减少了光生载流子的复合速度从而增加了光电流的强度。 本净化装置采用先进的纳米杂化和溶胶-凝胶技术而制备出掺杂Cu的TiO2（俗称纳米Cu-TiO2材料）材料，使用竹炭负载纳米Cu-TiO2材料，综合利用竹炭优良的吸附能力和Cu-TiO2在紫外灯的照射下较强的光催化能力，通过光催化反应将净化装置中所含有的有害气体降解为无害产物，降解率最高可达97%以上，能够有效地降低室内甲醛和甲苯的量，并且对于室内杀菌消毒也有一定作用。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年福建工程学院第八届科技节学生课外学生作品制作发明类一等奖 2011年参加第十届“挑战杯”福建省大学生课外学术科技作品竞赛
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利权转让
作品可展示的形式
- 实物、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 一、本净化装置采用纳米杂化和溶胶-凝胶技术而制备出掺杂Cu的TiO2 ，使竹炭负载纳米Cu-TiO2材料，光解率达75—100％。 二、与众多半导体光催化剂相比,其光催化活性高、无毒、价廉、稳定性好。 三、与市面上销售的甲醛降解剂相比，无产生二次污染的可能。 四、本净化装置耗能低。 市场分析：目前，市场上也有各种各样的净化器。价格一般在2000-4000元。而本装置价格200左右远低于市场上同类型的产品。产品既节能又经济，同时在外观设计上面晶莹剔透有较强的室内装饰感。可以普及到寻常百姓家。 经济效益预测：估计十二五期间新建各类住房6500万套左右，按照一套住房配备两个产品，我们可以卖出一亿三千万个。市场前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 主要针对室内主要空气污染物—甲醛、甲苯为对象，我们通过查阅大量的期刊文献，综述了国内外专家学者对它的研究结论如下： 光催化技术。1972年Fujishima关于水在二氧化钛电极上光催化分解为氢和氧的发现，标志着多相光催化时代的开始。近些年来纳米半导体的光催化剂研究引起了国内外学者的广泛关注，纳米半导体材料在光的照射下可以降解有机污染物。但除TiO2外的其它半导体或由于活性低，或由于易被光腐蚀等原因尚难实际应用。而TiO2禁带宽度(Eg＝3.2ev)、廉价、易得、无毒无害、优越的光催化性能、无二次污染以及大的比表面积、光电化学稳定性而引人注目, 它可以将甲醛降解为CO2和H2O。在光催化领域显示出广阔的前景，被广泛应用于环境污染物的降解，是公认为最佳的半导体光催化剂。 TiO2光催化技术的研究，各国的学者们主要对以下三个方面的内容展开了研究:(1)提高催化剂的光催化性能；(2)提高对太阳光的利用率；(3)催化剂的负载问题。 单单用TiO2光催化反应降解效率并不是很高，所以有学者把过渡金属离子掺杂在TiO2里头，目的是可在TiO2晶格中引入缺陷位置或改变结子和空穴的复合，还可以扩展光吸收波长的范围，大大提高了甲醛的降解效率。到目前为止，国内外对室内甲醛气体光催化降解研究停留在光催化剂制备条件影响方面，甲醛的吸收降解净化器也必须频繁更换，况且降解率也不高，对于高效环保的甲醛降解净化器研究尚未报道。结合各家所长，我们采用竹炭负载Cu掺杂纳米TiO2作催化剂，经过精心设计并进行多次修改，研究出了高效环保的甲醛降解装置。
