一、光固化原理 UV涂料即紫外光固化涂料，紫外光固化涂料经紫外光照射后,首先光引发剂吸收紫外光辐射能量而被激活,其分子外层电子发生跳跃,在极短的时间内生成活性中心,然后活性中心与树脂中的不饱和基团作用,引发光固化树脂和活性稀释剂分子中的双键断开,发生连续聚合反应,从而相互交联成膜。化学动力学研究表明,紫外光促使UV涂料固化的机理属于自由基连锁聚合。首先是光引发阶段;其次是链增长反应阶段,这一阶段随着链增长的进行,体系会出现交联,固化成膜;最后链自由基会通过偶合或歧化而完成链终止。 二、什么是（UV）固化技术 它是指通过一定波长的紫外光照射，使液态的树脂高速聚合而成固态的一种光加工工艺。光固化反应本质上是光引发的聚合、交联反应。 光固化涂料是光固化技术在工业上大规模成功应用的最早范例，也是目前光固化产业领域产销量最大的产品，规模远大于光固化油墨和光固化胶粘剂。早期的光固化涂料主要应用于木器涂装，随着技术的不断发展和市场的开拓，光固化涂料所适用于的基材已由单一的木材扩展至纸张、各类塑料、金属、水泥制品、织物、皮革、石材(防护胶)等，外观也由最初的高光型，发展为亚光型、磨砂型(仿金属蚀刻)金属闪光型、珠光型、烫金型、纹理型等等。适宜涂装方式包括淋涂、辊涂、喷涂、浸涂等。 (UV)技术已一步一步的渗透到传统商品的方方面面，使商品变得更美，使厂家更能获益。 （UV）固化技术的出现解决了一些关键的技术难题,首先（UV）固化采用（UV）光波原理,使（UV）涂料渗透到石材内部与石质发生连接.当固化反应完成后（UV）面也同时有较高的硬度,石材在使用中表面不与外界接触,而是（UV）涂层与外界接触,而当（UV）涂层受损时,非常容易修补,恢复原貌;所以（UV）养护技术必将在石材界引起一个革命性的改变,使养护更加快捷、方便、环保、并且成本更低。
光催化氧化反应器设计综述 摘要：文章通过废水中有机物的降解问题引出光催化氧化降解有机物技术，再从技术问题引入更深层次的问题即如何提高降解效率，进而引出本文主题—光催化氧化反应器设计。文章详细叙述了反应器的结构形式及几种不同类型反应器的优点和缺陷，以及研究现状。 关键词：光催化氧化；反应器 随着经济的发展，大量工业废水、生活污水有机污染物的超标排放，造成了水体环境严重富营养化问题，目前很多地方的治理只注重对有毒重金属的处理，而忽略了有机污染物潜在的危害性，废水中大量的有机污染物。富含洗涤剂（LAS）、COD、BOD、含氮、磷等的有机物的污水本身具有一定的毒性，对动植物和人体有慢性毒害作用，还会引起水中传氧速率降低，使水体自净受阻，从而使水体变色发臭。所以对废水中的有机物进行处理是非常必要的。光催化氧化分解有机污染物是当今公认的最前沿最有效的处理技术，光催化氧化反应器成功的解决了光催化氧化技术的工业化运用难题，所采用光催化氧化技术，废水有机污染物分解后的产物为水、二氧化碳及无害的无机盐，从根本上解决了有机污染问题。 目前, 用金属氧化物半导体作催化剂进行光催化氧化降解有机污染物的研究, 已引起了国内外众多学者的关注[1]。为了提高光催化氧化反应效率，光催化氧化反应器是必不可少的。应用光催化氧化反应器可进行化学氧化、光氧化、光化学氧化、光催化氧化和光化学催化氧化等多种类型氧化反应, 并可进行多种组合试验, 为环境科研、环境工程提供试验设备, 亦可为高等院校师生提供教学试验设备。光催化氧化反应器的设计远比传统的化学反应器复杂,除了涉及质量传递与混合、反应物与催化剂的接触、流动方式、反应动力学、催化剂的安装、温度控制等问题外,还必须考虑光辐射这一重要因素。目前已有多种形式的光催化氧化反应器应用于光降解的研究及实际废水的处理,并取得了一些成果,但同时也暴露出许多问题,为此有许多人从不同的角度对如何提高光催化氧化反应器的效能及实用性开展了大量的工作[2]。 1 光催化氧化反应器的结构形式 催化剂以两种形式存在于反应器中:一是光催化剂颗粒分散于整个反应器系统中,二是光催化剂颗粒固定在载体上(如反应器壁或尼龙丝网等) ,据此可将相应的反应器形式称为悬浮式和固定式。 悬浮式是TiO2粉末直接与废水混合组成悬浮体系。优点是结构简单，能充分利用催化剂活性[3]。缺点是存在固液分离问题，无法连续使用；易流失；悬浮粒子阻挡光辐射深度，TiO2 =0.5mg/m3左右，反应速度达到极限[4]。固定式是TiO2粉末喷涂在多孔玻璃、玻璃纤维或玻璃板上。优点是TiO2不易流失，可连续使用；缺点是催化剂固定后降低了活性[5]。固定式又分非填充式和填充式两种。非填充式固定床型：以烧结或沉积法直接将光催化剂沉积在反应器内壁，部分光催化表面积与液相接触。填充式固定床型：烧结在载体上，然后填充到反应器里，与非填充式固定床型相比，增大了光催化剂与液相接触面积，克服了悬浮型固液分离问题。 Geisen 等[6 ]针对典型化合物二氯乙酸(DCA) 的降解分别进行了悬浮式TiO2和固定式TiO2液膜反应器( Flow-Film Reactor ，FFR) 研究，结果表明：与固定式催化剂反应系统相比，悬浮式系统能够获得更高的DCA降解率,达到了固定式系统的3倍，这是因为催化剂的固定限制了传质和降低了光催化活性。因此，如果能够通过固/ 液分离技术实现TiO2颗粒与处理水的分离及回收利用,那么悬浮式反应器将比固定式反应器有着明显的优势。为此，Xi等[7 ]采用带有斜板和不带有斜板的沉淀池及微滤膜继续进行了悬浮催化剂的分离研究:当进水的催化剂浓度> 5 g/ L、pH 在零电荷点附近时，通过沉淀作用可以对Degussa P 25 TiO2实现
光催化材料的研究与进展 洛阳理工学院吴华光B08010319 摘要： 光催化降解污染物是近年来发展起来的一种节能、高效的绿色环保新技术．它在去除空气中有害物质,废水中有机污染物的光催化降解,废水中重金属污染物的降解，饮用水的深度的处理，除臭，杀菌防霉等方面都有重要作用，但是作为新功能材料，它也面临着很多局限性：催化效率不高，催化剂产量不高，有些催化剂中含有有害重金属离子可能存在污染现象。但是我们也应当看到他巨大的发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它以零二次污染，能源消耗为零，自发进行无需监控等优势必将居于污染控制的鳌头。本文介绍了一些关于光催化研究的制备与发展方向的思考，光催化正在以TiO 2 ，ZnO为主导多种非重金属离子掺杂，趋于多样化的制备方法方向发展。 关键字：光催化催化效率 正文： 光催化(Photocatalysis)是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合，因此光和催化剂是光催化的必要条件。“光催化”定义为:通过催化剂对光的吸收而进行的催化反应(a catalytic reaction involving light absorption by a catalyst or a substrate)。氧化钛(TiO 2 )具有稳定的结构、优良的光催化性能及无毒等特点，是近年研究最多的光催化剂， 但是，TiO 2 具有大的禁带宽度，其值为3．2 eV，只能吸收波长A≤387 11111的紫外光，不能有效地利用太阳能，光催化或能量转换效率偏低，使它的应用受到限制。因此，研制新型光催化剂、提高光催化剂的催化活性仍是重要的研究课题]1[。复合掺杂不同半导体，利用不同半导体导带和价带能级的差异分离光生载流子，降低复合几率，提高量子效率，成为提高光催化材料性能的有效方法5]-[2。 与一元氧化物如TiO 2 和ZnO等光催化剂相比，复合氧化物光催化剂，如 ZnO- SnO 2TiO 2 -SnO 2 和WO3- TiO 2 等体系具有吸收波长更长和光催化效率更 高等特点因而成为研究热点. 一、常用的光催化剂的制备方法 （一）水热合成法。 热合成反应是在特制的密封容器中（能够产生一定的压力），以水溶液作为反应介质，通过对反应体系加热或接近其临界温度而产生高压，从而进行材料的合成与制备的一种有效方法。 （二）溶剂热合成法 溶剂热合成技术是在水热法的基础上，以有机溶剂代替水作为介质，采用类似水热合成的原理制备纳米材料，极大的扩展水热法的应用范围。 （三）溶胶-凝胶法
Enhance the initiative and predictability of work safety, take precautions, and comprehensively solve the problems of work safety. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 光催化氧化技术在化工废水处理 中的应用(新编版)
光催化氧化技术在化工废水处理中的应用 (新编版) 导语：根据时代发展的要求，转变观念，开拓创新，统筹规划，增强对安全生产工作的主动性和预见性，做到未雨绸缪，综合解决安全生产问题。文档可用作电子存档或实体印刷，使用时请详细阅读条款。 伴随着环境的污染，人们越来越重视自己的生存环境，其中光催化技术的应用已经成为了在化工废水处理中非常重要的一部分，本文针对光催化技术在化工废水处理中的应用的相关问题进行了详细的分析和探索，供相关的废水处理人员参考。 1、光催化过程中的基本特征 光催化技术早在上个世纪60年代就有相应的研究，由于在光催化技术中存在节能效应较为明显，需要的设备较为简单，而且操作也较为方便，近些年来受到了我国很多广大用户的欢迎。针对光催化技术而言，其基本的特征是采用一种特殊的材料作为传递技术，采用特殊的溶剂，在该溶液中，容积会有足够的压力，通常是由水提供的压力，通过相应的反渗透膜，从而将其分离，由于该项技术违背了自然渗透的基本原理，因此我们成为反渗透的作用，目前光催化的发方法基本上都是通过反渗透的犯法进行分离，从而达到提取，纯化和浓缩等的
关于三元催化转换器 <一>．三元催化转化器： 1.什么是三元催化转化器：三元催化转化 器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净 化装置，是目前汽油机中使用最广泛，最成熟 有效的有害排放物控制措施。它可将汽车尾气 排出的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和(NO x ) 等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的 二氧化碳(CO 2)、水(H 2O)和氮气(N 2)。由于这种 催化转化器可同时将废气中的3种主要有害物 质转化为无害物质，故称三元。 2.结构 3.工作原理：废气通过净化器的通道时,三 种有害气体的活性增加，活化能降低。一氧化碳 (CO)和碳氢化合物(HC)就会在催 化剂铂(Pt)、 钯(Pd)、铑(Rn)的作用下, 与空气中的氧发生氧 化反应产生无害的水(H 2O)和二当汽车氧化碳(CO 2), 而氮氧化合物(NO x )则在 催化剂铑(Rn)的作用下被还原为无害的氧气(O 2)和氮气(N 2)。 4.化学反应方程式： 氧化反应： 2CO+O 2→2CO 2 CO+H 2O →CO 2+H 2 2C x H y +(2x+0.5y)O 2→yH 2O+2xCO 2 还原反应： 2NO+2CO →2CO 2+N 2 2NO+2H 2→2H 2O+N 2 C x H y +(2x+0.5y)NO →0.5yH 2O+xCO 2+(x+0.25y)N 2 其他（有关水蒸气的反应）： C x H y +xH 2O →xCO+(x+0.5y)H 2 CO+H 2O →CO 2+H 2
H 2+0.5O 2 →H 2 O 总体上是个放热反应，因此催化转化器出口的温度应至少高于进口温度20%左右。 5.三元催化转化器的优劣： 优点：三元催化转化器的性能稳定、质量可靠、寿命长，净化效率非常高，可以净化90%以上的有害物质。可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质。 缺点：只能适用于无铅低硫汽油做燃料的汽车,价格并不低廉，清洗麻烦。 6.三元催化转化器的工作条件问题： ○1.空燃比：混合气中空气与燃料之间的质 量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气 的克数来表示。 右图表示了混合气浓度与三元催化转换器中 三种有害排放物的转换效率的关系。由图中可 见，只有在接近理论空燃比（14.7）的狭窄范围 内，对CO、HC、NO x 这三种有害排放物才能都有 高的转换效率。因此使用三元催化转化器时，应 将混合气浓度严格控制在理论空燃比附近（过量空气系数a=1）。 ○2.排气温度：废气从发动机排气口排出时的温度。 三元催化剂最低要在350 摄氏度的时候起反应，温度过低时，转换效率急剧下降；而催化剂的活性温度( 最佳的工作温度) 是400℃到800℃左右，超过900℃也会使催化剂老化急剧加剧。 由于发动机刚启动时，排气温度较低，要尽快将温度升高至最佳工作温度，因此三元催化转化器的安装位置一般尽量靠近排气管的入口。为保证较高的排气温度以改善转换效率，还可以安装 一较小的前置三元催化转换器，采用电加 热以及喷入部分燃油等。 但是，一般汽油发动机正常工作时， 排气口温度能达到700℃，再加上转化器 内部反应等情况，很有可能超过最佳工作 温度，减少使用寿命。因此排气温度也要 严格控制。 7.点火提前角对尾气温度的影响：
光固化胶粘剂基础 Tian xing jian Photo‐curing Adhesives 2012-04 辐射固化是指在光（紫外光UV、可见光Visible Light）或高能射线（电子束EB）的作用下，液态的组合物（树脂，单体，光引发剂等）发生交联聚合形成固态高分子的过程。光固化是辐射固化的一类。由于光固化大多使用紫外光（UV）为光源进行辐射固化，所以许多人把光固化胶粘剂称为UV 胶。UV 胶在玻璃水晶等透明材料粘接中经常使用，而且大多数胶水是透明的，固化后看不出痕迹，又被形象地叫作无影胶。 紫外光固化广泛地应用在涂料、油墨、胶粘剂、电子工业、微细加工和快速成型等领域。知识点：什么是UV? UV 是英文Ultraviolet Rays 的缩写，即紫外光线。紫外线(UV)是肉眼看不见的，是可见光以外的一段电磁辐射，波长在10~400nm 的范围.通常按其性质的不同又细为以下几 段: 真空紫外线Vacuum UV 10--200nm 短波紫外线UVC 200--280nm 中波紫外线UVB 280--315nm 长波紫外线UVA 315--400nm 可见光Visible light 400--760nm 紫外光固化利用的是200-400mm 这一波段，部分光引剂也可以在可见光下引发固化。 紫外线会损害皮肤和眼睛，UVA 会使皮肤变黑、松驰、皱纹；UVB 会产生 急性皮炎（即晒伤）等症，皮肤会变红、发痛，长期照射还容易导致皮肤癌变，因此在进行光固化作业时，应注意防护： ? 固化机应有适当屏敝装备，紫外光不易透出 ? 戴防紫外线眼镜、面罩，不要直视灯具 ? 适当的个人防护，穿长袖衣服、布工作手套 ? 注意环境通风，以防臭氧积聚 光固化胶粘剂优点 环境/安全： ? 无VOC 挥发物，对环境空气无污染； ? 胶粘剂成分在环保法规中限制或禁止的比较少； ? 无溶剂，可燃性低 经济性： ? 固化速度快，几秒至几十秒即可完成固化，有利于自动化生产线，提高劳动生产率，? 固化后即可进行检测以及搬运，节约空间 ? 室温固化，节省能源，例如生产1g 光固化压敏胶的所需能量仅需相应水性胶粘剂的1%，溶剂型胶粘剂的4%。可用于不宜高温固化的材料，紫外光固化所消耗的能量与热固化树脂
项目报告书
光催化材料的研究概况 摘要： 光催化降解污染物是近年来发展起来的一种节能、高效的绿色环保新技术．它在去除空气中有害物质,废水中有机污染物的光催化降解,废水中重金属污染物的降解，饮用水的深度的处理，除臭，杀菌防霉等方面都有重要作用，但是作为新功能材料，它也面临着很多局限性：催化效率不高，催化剂产量不高，有些催化剂中含有有害重金属离子可能存在污染现象。但是我们也应当看到他巨大的发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它以零二次污染，能源消耗为零，自发进行无需监控等优势必将居于污染控制的鳌头。本文主要综述了光催化反应基本原理、新型光催化材料开发策略及研究进展。分析了提高光催化材料量子效率的关键所在及开展新型光催化材料研究工作的重要性，展望了该领域的未来发展方向。 关键词：光催化原理、光催化材料、研究与开发 正文：光催化的由来 早在1839年，Becquerel 就发现了光电现象，然而未能对其进行理论解释。直到1955年，Brattain和Gareet 才对光电现象进行了合理的解释，标志着光电化学的诞生。1972年，日本东京大学Fujishima和Honda研究发现，利用TiO2单晶进行光催化反应可使水分解成氢和氧。这一开创性的工作标志着光电现象应用于光催化分解水制氢研究的全面启动。在过去40年里，人们在光催化材料开发与应用方面的研究取得了丰硕的成果 光催化材料 光催化材料是指在光作用下可以诱发光氧化一还原反应的一类半导体材料。世界上能作为光催化材料的有很多，包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛(Titanium Dioxide)因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。 例如光催化净化空气： 图表1 光催化涂料 光催化材料对净化空气具有以下功效： 具有光催化降解甲醛、苯、氨等有害气体的功效。 具有抗污、屏蔽紫外线功效。
光催化氧化除臭设备 光催化氧化是在外界可见光的作用下发生催化作用,光催化氧化反应是以半导体及空气为催化剂，以光为能量，将有机物降解为CO2和H2O。本公司采用的半导体是目前反应效率最高的纳米TiO2光催化剂,经蜂窝陶瓷载附特殊处理后使用,达到理想效果。在光催化氧化反应中，通过紫外光照射在纳米TiO2光催化剂上产生电子空穴对，与表面吸附的水份（H2O）和氧气（O2）反应生成氧化性很活波的羟基自由基（OH-）和超氧离子自由基（O2-、0-）。能够把各种废臭气体如醛类、苯类、氨类、氮氧化物、硫化物及其它VOC类有机物、无机物在光催化氧化的作用下还原成二氧化碳（CO2）、水（H2O）以及其它无毒无害物质,同时具有除臭、消毒、杀菌的功效，由于在光催化氧化反应过程中无任何添加剂，所以不会产生二次污染。 该设备核心中的纳米光催化触媒材料（GC-100）是一种吸收光能后，能在其表面产生催化反应的物质，当特定纳米波长的紫外光照射光催化触媒材料（GC-100）时，其表面发生光催化氧化还原反应。光催化触媒材料（GC-100）吸收光子后在其表面产生电子（E—）和空穴（H+），将吸收的光能转化成化学能，即具有光催化作用。当光催化触媒材料（GC-100）与空气中的水接触时，表面就吸附H2O、O2、OH—，H2O、 OH—被空穴（H+）所氧化，O2被电子（E—）还原，反应式如下： H2O+ H+ OH. + H+ O2+ E— O2—OH—基团的氧化能力较强，使有机物氧化，最终分解为水和CO2。下面为典型污染物的被该装备氧化机理。脂肪族氧化机理：
该装备中激发的特定波长紫外光激发光催化触媒材料（GC-100）所生成的OH. 具有强氧化作用，将脂肪族氧化为醇，进一步氧化为醛、酸，最后脱羧生成二氧化碳，整个过程可描述如下： R–CH2 CH3R–CH2 CH2 OH RCH2 CHORCH2 COOHR–CH3 +CO2RCH2 OHRCHOR–COOH每降解一个碳原子，生成一个CO2，重复循环，直到脂肪族完全转化为CO2为止。芳香族氧化机理： 该装备中激发的特定波长紫外光激发催化触媒材料（GC-100）所生成的OH. 和H+使苯环羟基化，生成羟基环已二烯自由基，进而开环生成已二烯二醛，再按脂肪族氧化途径降解，生成CO2和水。无机气体氧化机理：H2S+O2 2S+SH2O 4NH3+3O2 2N2+6H2O 综上所述，利用光催化触媒材料（GC-100）的光化作用，可以使接触光催化剂的水份、臭气、细菌、污物等有机成份都被分解，从而具有除臭、抗菌、防污、防雾的功能。 设备可以作为光解氧化除臭设备、低温等离子体废气净化设备的末端配套设备，也可以作为低浓度废气的直接处理设备，在应用于废气净化领域时，每1000m3 /h废气配置紫外线灯1支；在空气净化领域，每4000m3/h废气配置紫外线灯1支.
光催化反应器的设计 摘要 光化学反应过程由于具有选择性好且可在常温常压下进行等特点而在许多领域有着良好的应用前景。其中光催化技术作为一种真正环境友好的绿色技术，既可以在能源领域应用，将低密度的太阳能转化为可储存的高密度的洁净能源氢能；也可在环境领域应用，利用光能降解和矿化环境中的有机和无机污染物。光催化反应器作为光催化技术的核心设备，在光催化技术的应用中具有十分重要的地位。本文介绍了光催化反应的相关内容，并以FCC汽油光催化脱硫工艺为例，对实际情况作合理简化，建立了光催化反应器的数学模型。 关键词：光催化、反应器、数学模型。 1、前言 1.1 光化学反应工程 光化学反应是指在外界光源的照射下所发生的化学反应过程。[1]光化学反应器作为光化学生产中的关键设备，其性能优劣对于光化学反应过程的应用有十分重要的作用。因此，从工程应用的角度出发，研究光化学反应器的特性、模拟、设计、放大等问题已引起重视，并逐渐发展成化学反应工程学的一个新的分支—光化学反应工程。 与一般反应器相比，光化学反应器的设计与开发有很大的差异。光源的种类，光子的传播、吸收、发射及光化学反应器的几何形状，与光源间的相互位置等均会对光化学反应过程产生直接影响。[2] 1.2 光化学反应器类型 与普通的化学反应器一样，光化学反应器也可以按不同的方法分类。如按操作方式的不同可分为连续式和间歇式；按反应器内包括的流体的相数不同可分为均相和非均相；按反应器内流体流动状况可分为全混流、部分返混、活塞流等。然而，对于光化学反应器，除了操作方式、流动状况等会对其性能造成影响，更能反映光化学反应器特征并直接影响光化学反应器性能的则是光源种类、反应器几何形状及反应器与光源间的相互位置。[3]这些因素的不同组合就构成了不同类型的光化学反应器。光化学反应器可以有许多变化方式，大体可分为均相和非均相两大类。[4] 光化学反应器的选型包括光源、透光材料、反应器几何形状的确定等几个方面。光化学反应过程一般均需要紫外或近紫外光，当反应需要紫外光时，只能选择石英为透光材料。如反应可在近紫外光照射下进行，则可选用硼硅玻璃。[5] 1.3光催化反应器 1.3.1 光催化反应器的研究现状 最早出现的光催化反应器是为在实验室中进行研究而设计的，其结构简单，操作方便。反应器主体为一敞开的容器，并置于磁力搅拌机上，反应液在荧光或紫外灯的照射下反应，灯与液面的距离可调，现在仍有许多研究者用这种反应器来评价催化剂的活性或进行污染物降解规律的研究。[6] 目前应用较为广泛的光催化反应器是一种间歇式分批反应器它的特点是采用纳米TiO 2粉体形成的悬浆体系。但悬浆体系最大的问题是TiO 难以回收，要将催化剂粉末颗粒从流 2 动相中分离出来，一般需经过滤、离心、混凝、絮凝等方法，因而反应器只能为间歇式分批反应器，即每处理一批就要进行一次分离，使处理过程过于复杂，还增加了经济成本。因此，将催化剂固定在载体上，制成负载型光催化反应器已成为主要的研究方向。将TiO 负载后 2 可将其作为固定相，待处理废水或气体作为流动相，一般不存在后处理问题，可实现连续化处理，便于设计出各种实用化、商品化、工业化的光化学反应器。[7]
光催化材料的制备及应用 孙达材化0912 0920213228 关键词：活性染料;降解;溶胶;凝胶;纳米二氧化钛;光催化 摘要：以钛酸丁酯为前驱物，采用溶胶-凝胶法制备锐钛矿型纳米TiO2，用XRD、FT-IR、SEM表征产物的结构和形貌，并研究其在模拟自然光下催化降解活性艳红X-3B的性能。结果表明，该光催化剂的制备条件为6 mL水，40mL无水乙醇，3mL冰乙酸，水解温度为27℃，煅烧温度为500℃。该光催化剂降解活性艳红X-3B 的降解率可达90.09%。制备的TiO2粉体为锐钛矿结构，含有微量杂质，单晶粒径20nm 左右;粉体的分散性较好，一次粒径为200～300nm，虽存在二次团聚，但不严重。 自1972年Fujishima A等发现锐钛矿型TiO2的光催化性能以来，TiO2在光催化方面的研究和应用备受关注。TiO2因其特殊的光学和电子特性、良好的化学稳定性、无毒性和低成本，在纺织领域成为降解染料及助剂、制备抗菌及抗紫外纺织品的一种理想材料。但TiO2的禁带宽度为3.2eV左右，通常需要在紫外光(100～400nm)照射下才能激发产生光生电子和空穴，从而限制了其在自然光下的应用。因此，将TiO2的光响应效果拓展到可见光范围(400～780nm)，极大地提升其光催化效率，已经成为近年来国内外光催化研究的主要方向和热点。 目前，通常采用金属离子掺杂、贵金属沉淀、表面光敏化、非金属掺杂、半导体复合等方法来制备可见光响应型光催化材料。但通过以上方法向催化剂中掺入某些有色离子，将导致催化剂在使用过程中产生二次污染、影响基材颜色等问题。为此，解决光催化剂的“显色”问题也十分重要。 本项目探索了无需离子掺杂，采用溶胶-凝胶法直接制备自然光响应型TiO2光催化剂的新方法，以避免催化剂的“显色”作用，提高其在自然光光照条件下的分解功效，开发更加广阔的应用领域。 1 光催化材料的制备 1．1 试剂与仪器 试剂钛酸丁酯、冰乙酸、无水乙醇、硝酸(均为分析纯，成都科龙化工试剂厂)，活性艳红X-3B(张家港市化工五厂),去离子水(一次蒸馏，由四川大学设备处提供)。 仪器 X射线衍射仪(日本Rigaka 公司)，Nicolet红外光谱仪( FT-IR，美国热电尼高力仪器公司)，FESEM S4800 场发射扫描电镜(日本Hitachi公司)，DJ-1 型电动搅拌器(金坛市环保仪器厂),01-1型热风干燥烘箱(上海仪器总厂) ，4-10 型马弗炉(上海光地仪器设备有限公司)，79-2双向磁力搅拌器(金坛市医疗仪器厂)，模拟自然光源降解反应装置(自制,光源为冷色光Philips 节能灯,功率24 W，波长350～650nm),721N型可见-分光光度计(上海光地仪器设备有限公司)
结构：三元催化反应器类似消声器。它的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料----石棉纤维毡。内部在网状隔板中间装有净化剂。 净化剂：净化剂由载体和催化剂组成。载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形、多棱体形和网状隔板等。净化剂实际上是起催化作用的，也称为催化剂。催化剂用的是金属铂、铑、钯。将其中一种喷涂在载体上，就构成了净化剂。 三元催化反应器的工作原理是：发动机通过排气管排气时，CO、HC、和NOx三种气体通过三元催化反应器中的净化剂时，增强了三种气体的活性，进行氧化----还原化学反应。其中CO在高温下氧化成无色、无毒的二氧化碳（CO2）气体。HC化合物在高温下氧化成水和（H2O）和CO2 。NOx还原成氨气（N2）和（O2 ）。三种有害气体变成无害气体，使排气得以净化。 凡是性能较好的三元催化器及其催化剂大多为铂(Pt)、钯(Pd)、铑、(Rn)等稀有金属制成，价格昂贵。 为了充分发挥三元催化器的降污效率，防止早期损坏失效，在汽车使用中应注意以下几个方面： 1、装有三元催化器的汽车，不能使用含铅汽油，尤其到外地加油时一定要注意，因为含铅油燃烧后，铅颗粒随废气排经三元催化器时，会覆盖在催化剂表面，使催化剂作用面积减少，从而大大降低催化器的转换效率，这就是常说的的“三元催化器铅中毒”，经验表明即使只使用过一箱含铅汽油，也会造成三元催化器的严重失效，所以这一点广大车主一定要多加注意。 2、应避免未燃烧的混合气进入催化器。三元催化器开始起作用的温度是200摄氏度左右，最佳工作温度在400摄氏度至800摄氏度，而超过1000摄氏度后作为催化剂的贵金属成分自身也将会产生化学变化，从而使催化器内的有效催化剂成分降低，使催化作用减弱。 催化器降低碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)这两种有害物质是通过在催化器内部进行燃烧使其转化为水(H2O)及二氧化碳(CO2)而实现的，而这种反映会产生热量，发动机工作正常情况下，这两种成分的含量适当，燃烧所产生的热量会使催化器保持在最佳工作温度附近，而发动机工作出现异常时排气中这两种成分的含量远远超过正常情况。 因此，燃烧所产生的热量有很大可能将使催化器温度超过工作上限，从而伤害到催化剂，使催化器损坏。因此，在车辆使用过程中要注意以下几种情况：(1)过久的怠速空转；(2)点火时间过迟；(3)个别缸失火不工作；(4)喷油正常但启动困难；(5)混合气过浓；(6)发动机烧机油等。 以上这些现象都会造成三元催化剂的过早损坏和失效，出现这些现象应尽快去维修厂排除故障。 3、行驶应特别注意不要“托底”，因为三元催化器大多数内部都是蜂窝陶器形成的催化剂承载体，碰撞后容易破碎，使催化器和排气系统堵塞。
UV光固设备的原理 UV光固设备的原理 近几年来，无论是丝印行业还是胶印行业，UV光固化油墨的使用越来越多。众所周知，与传统的溶剂型油墨相比，UV光固化油墨有光泽度好、立体感强、无有害溶剂挥发等优点，特别是在油墨的干燥方面，UV光固油墨在紫外光照射下即可瞬间固化，避免了传统的溶剂型油墨干燥周期长，占地面积大等缺点，大大提高了工作效率和质量。UV光固化油墨印刷后需经过UV光固设备实现瞬间固化。影响光固质量的主要因素有UV灯的波长、能量、传送带的速度、UV机冷却系统等。 一、UV固化原理、UV灯及相关技术参数： 1、UV固化原理：在特殊配方的树脂中加入光引发剂（或光敏剂），经过吸收紫外线（UV）光固化设备中的高强度紫外光后，产生活性自由基，从而引发聚合、交联和接枝反应，使树脂在数秒内由液态转化为固态。 2、UV固化灯：目前工业上使用的UV设备光源，主要是气体放电灯（汞灯）。根据灯内腔气体的压强大小分为低压、中压、高压、超高压几种，工业上的生产固化通常使用高压汞灯。高压汞灯可以产生辐射强烈的310nm、365nm、410nm等波长的特征紫外光（UV）、可见光及红外光（IR），其中365nm为主峰的波长是世界各国常用的用于固化干燥的波段（以下称谓的UV灯即指365nm的高压汞灯）。 二、相关参数对固化质量的影响 1、 UV机波长：365nm波段的光谱适合于一般的光固化油墨（不适用于冰花、起皱等特殊光谱要求的油墨）。UV灯管的杂光过多，会影响光固效果， 2、 UV机的功率：一般UV光固油墨要求的功率为80-120w/cm，光固能量过高会造成油墨的脆化，光固能量过低达不到光固效果。 3、吸风装置：UV灯在散发紫外线的同时，也会产生大量的热量，使机体内的温度不断升高，光固机在UV灯管上方装有抽风装置，并通过抽风管道将固化过程中产生的臭氧排出室外，从而达到降温的目的。当承印物太薄或耐温要求很低时，需经光固试验确定是否能满足要求。对温度要求较高的承印物，我们可承接特殊加工，在灯管的下方装置石英玻璃板，以达到降温和进一步过滤杂光的作用。
光催化材料的研究概况 目前，人类使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。值得注意的是，中国剩余可开采储蓄仅为1390亿吨标准煤，按照中国2003年的开采速度16.67亿吨/年，仅能维持83年。中国石油资源不足，天然气资源也不够丰富，中国已成为世界第二大石油进口国。因此，开发新能源，特别是用清洁能源替代传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，保护环境改善城市空气质量早已经成为关乎社会可持续发展的重大课题。中国能源发展方向可以锁定在前景看好的五种清洁能源: 水电、风能、太阳能、氢能和生物质。 太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，每天照射到地球上的太阳能是全球每天所需能源的一万倍以上。直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。 光催化就是利用太阳能的一种新技术。它不仅可以直接分解水、环境中的有毒有害物质，还可以直接将太阳能转化为电能与化学能(如氢能)等清洁能源。对于从根本上解决环境污染和能源短缺等问题具有重要意义。下面，从光催化材料的几个方面来简述其研究概况。 一、光催化材料的基本原理 半导体光催化材料大多是n型半导体材料，都具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构，即在价带和导带之间存在一个禁带。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子和空穴。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也能彻底分解。 为例，揭示了其晶体结构、表面羟基自由基以及氧缺陷对量子效率的以TiO 2 影响机制；采用元素掺杂、复合半导体以及光敏化等手段拓展其光催化活性至可
第二章光催化氧化技术 第1节光催化概述 光催化(Phntocatalv}i} }是在光的照射下产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自山氢氧基和活性氧，具有很}},的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物 和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水和.二氧化碳，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防r} ;自 洁、字泞除甲醛和净化空气功能。 光催化的特性为利用空气中的氧分子及水分子将所接触的有机物转换为二氧化碳和水，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，理论.r-有效期较长、维护费用低。同时，二氧化钦本身无毒无害。已广泛用于食品、民药、化妆品等各种领域。 光催化在光的照射下产生氧化能力极强的 氢氧自由基和活性氧，具有很强的光氧化还原 功能。可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋臼质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(HZO)和二氧化碳 }co}),因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁及净化空气的功能。 (川光催化基本原理光催化的原理是光催化剂纳米材料被太阳光、灯光(紫外线) 照射后，表面电子(e)被激励，同时生成带电的正孔(h+},正孔(h+)和空气中的氧 (o:)、水(HZo)发生反应，产生具有极强氧化作用的活性氧。有机物污染物、臭气、细 菌等被氧化分解，而电子(e)还原成空气中的氧。 光催化反应可分为下列几个步骤: ①反应物、氧气及水分子吸附于二氧化钦表而;②经光照射后。二氧化钦产生电子及空穴;③电子和空穴分别扩散到二氧化钦粒子表面;④电子、空穴和氧及水分子形成氢氧自由基;⑤氢氧自由基和反应物进行氧化反应; 光催化是利用特定波长光源的能量产生催化作用，使周围氧及水分子激发成极具活性的OH一及02一自由离子基，这些氧化力极强的自由基儿乎可分解所有对人体或环境有害的有机物质及部分无机物质 第2节光催化氧化技术在污水处理中的应用 }.光催化叙化技术的应用 光催化技术的研究始于20世纪70年代的后半期，用作催化的化学物有T1}} ,硫化锅、硫化亚铅、妮或钦系层状复合氧化物、二氧化铁等。用光照射催化剂时山于光生成空穴。氧化力强。大都采用不溶解的、稳定的半导体粉末二氧化钦，与水分解成氧和氢。从含乙醇的水溶液中生成氢，因水和氮合成氨，还原二氧化碳。含氨和.二氧化碳的水溶液合成氨基酸，氰基化离子或酪酸离子，变为纳米Tif}.}能处理多种有毒化合物。包括工业有毒溶剂、化学杀虫剂、木材光催化技术也被用于无机污染物的处理。利用光催化法在柠檬酸根离子存在下，可以使H}}被还原成Hg而沉积在TiO}表面;此法同样适川于铅。`Ti0:光催化可能降 解的尤机污染物还有氰化物，5}1}、I} }S , LV}和No:等有害气休也能被吸附在}'i。}表面，在光的作用下转化成无毒无害物质，井可回收贵金属。水污染有机物的分解研究儿乎都涉及到'}'i(}}光催化。 光催化是与常规热能催化相对应的催化技术，.光催化主要是有机盒属络合物和半导体。现在商用的光催化剂儿乎都是二氧化钦(Ti}} }可以说是半导体光催化。半甘体光催化的 一般机能是脱臭、抗菌、灭菌、防污、去除有害物等:.
典型的光催化反应器 光催化是废水净化的一个很有前途的技术，因而引起了国内外的重视，已经有了二十多年的经验积累，在光催化降解有机污染物、光催化剂的改性等方面受到了广泛的关注，有关光催化氧化法在水污染治理方面应用研究的报道很多，而在反应器的设计和选材也有一些相关的报道，但涉及到光反应器应用的报道较少。在光催化反应中，反应器的材料、结构、形状、光源的几何位置等很多因素对光催化反应速率有很大的影响。气相光催化反应器的设计有静态配气和动态配气的两种，种类和相关的研究较少，所以下面着重介绍液相光催化反应器的结构、种类和影响因素。 影响光催化反应器效率的因素很多，如光源(光源强度、波段与光照方式)、催化剂性质(催化剂粒径、类型与载体)、废液的外加氧化剂(如O2 ,H2O2,O3等)、待处理废水性质(废液的初始浓度组成、pH值、抑制物含量)、温度、废液的流动力学特征、停留时间等因素对反应器的最佳运行都有影响，反应器的整体设计要综合考虑这些因素。 1.光源 用于光催化的光源有电光源和太阳光源。电光源有高压汞灯、荧光灯、黑光灯、氨灯等。光源的选择、布置及使用既要考虑效能又必须考虑经济性，因此，在设计光催化反应器时，要综合考虑各方面的影响因素。过去，更多研究放在电光源上，使用的光波多限于光谱紫外区。太阳光源是经济又环保的光源，开发出利用太阳能的光催化反应器一直是研究者追求的目标，但是由于在光催化反应中，太阳光的利用率很低，因此这类反应器的成功开发和真正实现工业应用目前还有很大难度，需要解决催化剂改性等许多方面的技术问题。 光源波长、光强及光源几何位置对催化反应有至关重要的影响，一般情况下，光源波长越短，效率越高;在同等波长的条件下，光强越高，效率越高，但并非线性相关的。一般在低光强时，有机物降解速度与光强呈线性关系，高光强时，降解速度与光强的平方根存在线性关系。 光线的照射方式可分为直接照射和直接一反光结合照射，后者的使用更能充分利用光能。光源与废水、催化剂的位置对光转化效果有重要的影响，研究结果表明，催化剂处在废水中时，在光源与催化剂之间的液层会吸收光、散射光，从而使催化剂的光吸收减弱。因此，浸在液体中的负载催化剂应尽量靠近液体的近光面，减少光吸收障碍。 2.催化剂在应用中的存在形态 催化剂在光催化反应器中有两种存在形式，即悬浮态和固定态。在悬浮相光催化过程中，催化剂以悬浮态存在于水溶液中，与污染物接触面积大，但催化剂在溶液中容易凝聚且回收困难，不适合规模操作。催化剂以固定态存在时，负载在载体上，这样虽然可避免催化剂的分离和回收过程，但仅部分催化剂的面积有效地与液相接触，活性降低。催化剂制备或选择载体要考虑多种因素影响，应尽量满足(1)吸光性能强。(2)催化剂粒径小，比表面积大。(3)不易中毒，能保持催化剂有高活性。(4)吸附反应物及反应后易于固液分离。(5)载体与催化剂结合牢固，抗冲击、耐腐蚀。 负载型催化剂所使用的载体要求透光性好，与催化剂结合较牢固，易于分散，不影响传质等。可选形状有颗粒型、管型、丝网、平板型和转盘型等。颗粒型载体一般有玻璃球、硅胶、砂石、活性炭、沸石等。 3. 光催化反应器材料 要保证光催化反应的顺利进行，最首要的条件之一是光催化反应器的材料必须透光性能好，尤其是对催化反应所需波长范围的光的透过率要好。一般光催化反应利用紫外光，所以要使用对紫外光不吸收或吸收很少的材料，很多人选用石英玻璃。石英玻璃是高纯单组分玻璃，具有优良的热，光，电和机械性能，耐腐蚀，对大多数物质是稳定的，包括除氢氟酸以
三元催化器的组成及结构图 随着人类工业文明的发展，对环境的破坏日益严重，大气的污染也日益加剧。人们逐渐认识到，汽车的尾气是重要的大气污染源，因此对汽车尾气的治理就成了汽车行业的一个亟需解决的问题。通过对汽车尾气的分析，发现其中的CO、HC和NOx是污染大气最严重的物质，所以，汽车尾气的治理越来越重要，催生出了汽车尾气净化装置，三元催化器是汽车尾气净化装置的主要组成部分。它可以极大的降低尾气对大气的污染程度。 三元催化器是对汽车及其它发动机固定污染源进行排气净化处理的主要部件。它采用铂（Pt）、铑（Rh）、钯（Pd）三种贵金属作为催化剂对排气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物进行氧化和还原处理，生成二氧化碳、氮气以及水，从而达到净化的结果。其净化效率十分高，可以净化90%以上的有害物质。随着人们对环境的关注程度的提高，各个国家及地区都制定了越来越严格的排放法规，该部件在排放后处理方面起着举足轻重的地位。 三元催化器一般由壳体、减振层、载体和催化剂涂层4部分组成。 壳体由不锈钢材料制成，以防氧化皮脱落造成载体的堵塞。减振层的材料一般是膨胀垫片或钢丝网垫，起密封、保温和固定载体的作用，以防止振动、受热变形等原因对载体造成的损害。膨胀垫片由膨胀云母、硅酸铝纤维和粘接剂组成。 膨胀垫片在第1次受热时体积明显膨胀，而在冷却时只是部分收缩，这样就使壳体与载体之间的缝隙完全胀死和密封。 催化器载体一般为蜂窝状陶瓷材料，也有少数用金属（不锈钢）材料。三玩催化器的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料---石棉纤维毡。内部在网状隔板中间装有净化剂 净化剂：净化剂由载体和催化剂组成。载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形多棱体形和网状隔板等。 催化剂涂层：主要为Pt（铂）、Rh（铑）、Pd（钯）和助催化剂CeO2（二氧化铈）、氧化
光催化材料研究进展 20 世纪以来, 人们在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便 的同时, 也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果, 环境污染日趋严重。为了适应可持续发展的需要, 污染的控制和治理已成为一个亟待解决的问题。在各种环境污染中, 最普遍、最重要和影响最大的是化学污染。因而, 有效的控制和治理各种化学污染物是环境综合治理的重点, 开发化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。目前使用的具有代表性的化学污染物处理方法主要有: 物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法。这些方法对环境的保护和治理起重大作用, 但是这些技术不同程度的存在着或效率低, 不能彻底将污染物无害化, 产生二次污染, 或使用范围窄, 仅适合特定的污染物而不适合大规模推广应用等方面的缺陷[1]。光催化氧化技术是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。其中TiO 2、ZnO、CdS、WO 、Fe 2 O 3等半导体光催化技术因其可以直接利用光能而被许多研3 究者看好[2]。 1.1 TiO 2光催化概述 1.1.1 TiO 2的结构性质 二氧化钛是一种多晶型化合物,常见的n型半导体。由于构成原子排列方式不同,TIO2在自然界主要有三种结晶形态分布:锐钛矿型、金红石型和板钛矿型。三种晶体结构的TIO2中,锐钛矿和金红石的工业用途较广。和锐钛矿相比,金红石的原子排列要致密得多,其相对密
度、折射率以及介电常数也较大,具有很高的分散光射线的能力,同时具有很强的遮盖力和着色力,可用作重要的白色涂料。锐钛矿在可见光短波部分的反射率比金红石型高,普遍拥有良好的光催化活性,在光催化处理环境污染物方面有着极为广阔的应用前景[3]。 1.1.2TiO2光催化反应机理 半导休表面多相光催化的基本原理:用能量高于禁带宽度(Eg)的光照射半导体表面时,价带上的电子被激发,跃迁到异带上，同时在价带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子(e-)—空穴（h+）随后,.电子-空穴对迁移到粒子表面不同位置、与吸附半导体表面的反应物发生相应的氧化或还原反应,同时激发态的二氧化钛重新回归到基态。与电荷分离相逆的是电子-空穴对的复合过程,这是半导体光催化剂失活的主要原因。电子-空穴对的复合将在半导体体内或表面发生,并释放热量。 1.1.3 TiO2催化剂的局限及改性途径 作为光催化剂,虽然二氧化钛具有其他催化剂难以比拟的无毒、价廉以及稳定等优点。但是目前二氧化钛光催化还存在着一些不足和局限,致使其不能再现实中得到大规模应用。究其原因,主要在于二氧化钛催化剂对太阳光的利用率不高并且其量子产率太低。锐钛矿相和金红石相二氧化铁的带隙分别为3.2eV和3.0 eV,对应的吸收阈值分别为420nm和380nm。它们所吸收的光的波长主要集中在紫外区,而在照射到地球表面的太阳光中,紫外光部分所占的比例还不到5%。从利用太阳能的角度来看,二氧化钛对太阳光的利用率较低,因此,如何缩