TiO2/木材复合材料光催化降解甲醛性能

吕志强 马燚 贾闪闪 卿彦 李蕾 陈洋羊 吴义强

摘要：[目的]光催化氧化法被认为是去除室内空气中甲醛最有效的方法之一。二氧化钛（TiO2）作为经典光催化半导体，因具有物理化学性质稳定、无毒无害的优點被广泛关注，但由于TiO2的吸附能力低、聚集倾向强，限制了其应用。本研究旨在解决TiO2吸附能力弱、易团聚使其比表面积减小的问题。[方法]以杨木为基底，采用水热法在其表面负载二氧化钛制备得到TiO2／木材复合材料，探讨不同TiO2溶液浓度对TiO3/木材复合材料光催化降解甲醛性能的影响。[结果]与不同基底对比，木材的多孔结构及丰富的官能团能使TiO2与木材间具有更好的结合力，使其具有优越的机械稳定性。锚定在木材上的TiO2以锐钛矿型为主并带有少量的金红石型。随着TiO2溶液浓度的增大，TiO2／木材复合材料的光催化降解甲醛性能呈现先增大后减小的趋势。当配置制备的TiO2溶液浓度为0.1 mol/L时，尺寸大小为500 nm -1 um的球状纳米颗粒在木材表面均匀分散且不团聚，此时在2h紫外-可见光照射下，TiO2／木材复合材料光催化降解甲醛效率是38.47%，50 min内的光催化反应速率常数为0.009 3 min-1，在反复5次循环使用后，仍有30.12%的降解率。[结论]将光催化剂与木材复合，具有以下优势：光催化剂稳定性高，利用木材表面丰富的羟基官能团，让光催化剂在木材表面均匀生长，不易脱落；光催化剂活性提高，利用木材的三维多孔结构，赋予光催化剂较高的比表面积，使光与反应物充分接触，促进溢出气体的扩散。这将对降低室内甲醛污染、营造健康安全人居环境具有重要意义。

关键词：TiO2／木材复合材料；甲醛；光催化降解；水热法；循环稳定性

中图分类号：S781.7 文献标志码：A 文章编号：1673-923X（2023）04-0174-08