透明TiO2水分散液的制备及其可见光降解挥发性有机物和灭菌性能研究.pdf

摘要

长期暴露于超标的室内挥发性有机污染物（VOCs）和致病微生物气溶胶中将对人

体健康造成威胁。甲苯和甲醛广泛存在且严重危害健康，是室内VOCs中代表性污染物。

因此，室内甲苯、甲醛和生物污染问题亟待解决。光催化技术在VOCs治理中已经得到

了广泛的研究，最具代表性的光催化剂是TiO2粉末。为了便于喷涂使用，在室内VOCs

治理领域TiO2通常以分散液的形式应用，然而关于TiO2分散液对VOCs的去除鲜有报

道。研究TiO2分散液对甲苯、甲醛的去除，对微生物的杀灭作用具有重要的现实意义。

通过水解溶胶凝胶法制备了TiO2分散液。利用静置24h的上清液吸光度变化率评

价分散液的稳定性。通过XRD、SEM、UV-vis、DLS粒径分析、Zeta电位等手段对材料

进行表征。结果表明，合成过程中加入一元强酸制备的TiO2分散液具有良好的透明性稳

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定性，但光催化活性低。H/Ti摩尔比为1时，分散液的稳定性最好。水热处理后，TiO2

的光催化性能增强，但是TiO2分散液的透明性、稳定性变差。

为了提高结晶度，促进晶体发育，同时保持小的粒径，通过非水解溶胶凝胶法制备

了Cl掺杂的TiO。通过XRD、TEM、EDX、XPS、光电流、电化学阻抗、Zeta电位、

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DLS粒径分布对Cl-TiO2进行表征。结果表明，Cl-TiO2分散液具有高透明性、高稳定性，

喷涂形成透明的Cl-TiO2薄膜。Cl元素存在于TiO2的表面和晶格内。Cl-TiO2的吸收边

红移至可见光范围内，对可见光的吸收和利用得到提高。与TiO2相比能产生更高的光响

应电流，电子空穴分离效率更高。可见光照射4h后对甲苯的去除率为91.17%，紫外光

照射90min后对甲苯的去除率为88.68%，且具有良好的循环稳定性。在可见光下Cl-

TiO2对大肠杆菌的灭菌率达到98.75%。在太阳光下，Cl-TiO2也对甲苯和甲醛有良好的

去除效果。

本研究为制备高光催化活性的透明稳定的纳米材料水分散液提供了理论基础和技

术支撑，为治理室内VOCs和微生物污染提供了新策略。

关键词：Cl-TiO；分散液；可见光催化；甲苯；杀菌

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I

ABSTRACT

Long-termexposuretoexcessiveindoorVOCsandpathogenicmicrobialaerosolswill

causehealthrisks.Tolueneandformaldehydeexistwidelyandseriouslyendangerhealth,which

arerepresentativepollutantsinindoorVOCs.Therefore,indoortoluene,formaldehydeand

biologicalpollutionproblemsneedtobesolvedurgently.Thephotocatalytictechnology

representedbyTiOpowderhasbeenwidelystudiedinVOCstreatment.Inordertofacilitate

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spraying,TiOisusuallyusedintheformofdispersioninthefieldofindoorVOCstreatment.

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However,therearefewreportsontheremovalofVOCsbyTiO2dispersion.Therefore,itis

significanttoresearchtheperformanceofvisiblelightdegradationoftoluene