一种光催化空气净化材料性能的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种光催化空气净化材料性能的测试方法，包括制备光催化空气净化材料样片，将制备好的样片置于密闭反应室；光源照射样片进行样品预处理；采用分压法向反应室内通入固定浓度的目标污染物并进行样品暗吸附；进行光催化降解反应，通过气相色谱‑质谱联用仪检测目标污染物、降解中间产物及降解最终产物二氧化碳浓度的变化。本发明专利技术测试方法快速高效、测试结果准确可靠、测试稳定性高，可以同时表征光催化空气净化材料的吸附性能和光催化性能，而且能够从目标污染物浓度变化和降解产物浓度变化两个方面表征材料的光催化性能，有助于客观准确的表征光催化空气净化材料的性能，从而推进光催化空气净化材料的广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料性能的测试
，尤其是一种光催化空气净化材料降解气相污染物性能的测试方法。
技术介绍
光催化材料，特别是半导体光催化材料如二氧化钛，可将光能转化为化学能，在空气净化、污水处理、抗菌除臭、防雾以及自清洁等领域有巨大的应用前景。随着光催化技术逐渐走向市场化，光催化空气净化材料及制品陆续面世，相关反应测试方法缺失的矛盾逐渐显露出来，有关监管部门及行业无法对此类材料的性能进行准确的分析和判定而难以准确的评价材料的优劣。根据现有的相关光催化空气净化材料性能测试方法,普遍存在着测试周期较长、测试方法普遍适用性差、光催化动态反应检测难度大以及无法准确检测光催化降解产物浓度变化等问题，难以快速准确评价光催化材料的性能。本课题组针对上述问题，已创新性地提出了一个测试稳定性高、系统密闭性优异的气相光催化反应装置，该装置可以准确模拟气压、氧含量、温度、湿度以及气流等各种环境条件及其综合作用对材料光催化性能的影响，用以准确测试在不同环境条件下材料的光催化性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述光催化空气净化材料性能难以快速准确评价的问题，提出了一种快速高效、测试结果准确可靠、测试稳定性高的测试方法。本专利技术在上述气相光催化反应装置的基础上，创新性地提出了一种光催
化空气净化材料性能的测试方法，该测试方法普遍适用性高，可用于不同形状基材负载光催化材料性能的检测；可以同时表征光催化空气净化材料的物理吸附性能和光催化降解性能，能够从目标污染物浓度变化和降解产物浓度变化两个方面评价客观全面，测试结果准确可靠；测试周期短，快速高效；测试稳定性高，能够准确比较不同光催化空气净化材料间的性能差异。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的。一种光催化空气净化材料性能的测试方法，该测试方法包括以下步骤：1)将N-TiO2分散液负载到固定尺寸的基材表面，制备光催化空气净化材料样片；2)将制备好的光催化空气净化材料样片置于反应室底部并紧固密闭反应室；3)打开反应室石英玻璃窗口上方光源照射样片进行样品预处理；4)预处理完成后用真空泵将反应室内抽成真空，采用分压法向反应室内通入固定浓度的目标污染物并进行样品暗吸附；5)打开光源进行光催化降解反应，通过气相色谱-质谱联用仪检测目标污染物、降解中间产物及降解最终产物二氧化碳浓度的变化。进一步，所述的光催化空气净化材料样片的制备可选用玻璃、陶瓷、不锈钢、人造板、铝塑板或水泥板等平面基材，以及多孔陶瓷等立体基材，制备方法可选用喷涂法、滴涂法、滚涂法或浸涂法等方法，可准确控制光催化空气净化材料的负载量。进一步，所述的样品预处理是在密闭的反应室内进行的，可以用氧气进行吹扫置换，加快样品预处理速度；样品预处理完成后，不与外界气体接触，避免样品的二次吸附。进一步，所述的样品预处理过程是在紫外灯光源的照射下进行的，所述紫外灯光源位于反应室石英玻璃窗口上方，波长范围为185nm～365nm，预处
理时间为6～24h。进一步，所述的目标污染物浓度是通过分压法进行控制的，反应室通过真空泵抽成真空后，通过调节充入目标污染物与高纯空气、高纯氧气或高纯氮气的比例，可以准确控制充入目标污染物的浓度，所述的目标污染物包括甲醛、乙醛、苯、甲苯、苯系物等不同有机污染物，控制目标污染物浓度的范围为0.1～50ppm。进一步，所述的暗吸附是在充入目标污染物后开始的，在所述暗吸附过程中使用气相色谱仪检测目标污染物浓度变化，当目标污染物浓度不再变化时，暗吸附过程即完成。进一步，所述的光催化反应分为静态光催化反应和动态光催化反应：关闭系统中的循环泵时，可进行静态光催化反应；打开系统中的循环泵时，可进行动态光催化反应，并可以通过改变循环泵的泵速调节循环气路中的气体流量在0.1～5L/min范围内。进一步，所述的反应室、循环泵和气相色谱-质谱联用仪之间通过四通球阀连接：进行光催化反应时将气相色谱仪隔离到循环气路之外，采样检测目标污染物浓度及降解产物浓度时则转动四通球阀将气相色谱仪置于循环气路内。本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术光催化空气净化材料的测试方法，适用范围广、测试周期短、测试稳定性高、测试结果准确可靠，可以同时表征光催化空气净化材料的物理吸附性能和光催化降解性能，为光催化空气净化材料在不同应用环境下的光催化性能提供了一种快速有效的测试方法，有助于推进光催化材料的实际应用进程。附图说明图1为本专利技术光催化空气净化材料性能的测试方法所用气相光催化反应装置示意图。图2为本专利技术光催化空气净化材料性能的测试方法气体流路示意图。图3为实施例1中目标污染物苯和降解产物二氧化碳浓度变化图。图4为实施例4中反应室二氧化碳背底浓度稳定性示意图。图5为实施例5中不同实验之间充入目标污染物苯的稳定性示意图。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例结合图1所示，本专利技术光催化空气净化材料性能的测试方法所用气相光催化反应装置包括气源1，与气源1相连的气体加湿装置2、气体缓冲室3、反应室5和气体对比室6，气体循环泵7分别连通气体缓冲室3、反应室5和气体对比室6，光源系统4设在反应室5上方。图2所示给出了本专利技术光催化空气净化材料性能的测试方法气体流路示意图，反应室、循环泵和气相色谱-质谱联用仪之间通过四通球阀连接：进行光催化反应时将气相色谱仪隔离到循环气路之外，采样检测目标污染物浓度及降解产物浓度时则转动四通球阀将气相色谱仪置于循环气路内。本专利技术一种光催化空气净化材料性能的测试方法，包括以下步骤：1)通过选用喷涂法、滴涂法、滚涂法或浸涂法制备光催化空气净化材料样片,样片选用包括玻璃、陶瓷、不锈钢、人造板、铝塑板或水泥板的平面基材，或选用多孔陶瓷立体材料，准确控制光催化空气净化材料的负载量；2)将制备好的光催化空气净化材料样片置于反应室底部并紧固密闭反应室；3)打开反应室石英玻璃窗口上方光源照射样片进行样品预处理；在密闭
的反应室内采用氧气进行吹扫置换，预处理过程是在紫外灯光源的照射下进行的，所述紫外灯光源的波长范围为185nm～365nm，预处理时间为6～24h；样品预处理完成后，不与外界气体接触，避免样品的二次吸附；4)预处理完成后用真空泵将反应室内抽成真空，采用分压法向反应室内通入目标污染物甲醛、乙醛、苯、甲苯、苯系物等，通过调节充入目标污染物与控制不同气氛条件的高纯空气、高纯氧气或高纯氮气的比例，控制目标污染物浓度在0.1～50ppm。然后进行样品暗吸附，在充入目标污染物后使用气相色谱仪检测目标污染物浓度变化，当目标污染物浓度不再变化时，暗吸附过程即完成；5)打开光源进行光催化降解反应，光催化降解反应包括静态光催化反应和动态光催化反应；打开系统中的循环泵时，进行动态光催化反应，循环泵在反应循环气路中的气体流量在0.1～5L/min；关闭系统中的循环泵时，进行静态光催化反应。通过气相色谱-质谱联用仪检测目标污染物、降解中间产物及降解最终产物二氧化碳浓度的变化。下面通过具体实施例对本专利技术方法做进一步详细说明。实施例1:N-TiO2粉体光催化降解苯的性能表征。用高压喷枪将N-TiO2分散液喷涂在5cm×5cm毛玻璃样片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化空气净化材料性能的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：1)制备光催化空气净化材料样片,准确控制光催化空气净化材料的负载量；2)将制备好的光催化空气净化材料样片置于反应室底部并紧固密闭反应室；3)打开反应室石英玻璃窗口上方光源照射样片进行样品预处理；4)预处理完成后用真空泵将反应室内抽成真空，采用分压法向反应室内通入固定浓度的目标污染物并进行样品暗吸附；5)打开光源进行光催化降解反应，通过气相色谱‑质谱联用仪检测目标污染物、降解中间产物及降解最终产物二氧化碳浓度的变化。

【技术特征摘要】
1.一种光催化空气净化材料性能的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：1)制备光催化空气净化材料样片,准确控制光催化空气净化材料的负载量；2)将制备好的光催化空气净化材料样片置于反应室底部并紧固密闭反应室；3)打开反应室石英玻璃窗口上方光源照射样片进行样品预处理；4)预处理完成后用真空泵将反应室内抽成真空，采用分压法向反应室内通入固定浓度的目标污染物并进行样品暗吸附；5)打开光源进行光催化降解反应，通过气相色谱-质谱联用仪检测目标污染物、降解中间产物及降解最终产物二氧化碳浓度的变化。2.根据权利要求1所述的光催化空气净化材料性能的测试方法，其特征在于，所述光催化空气净化材料样片的制备选用包括玻璃、陶瓷、不锈钢、人造板、铝塑板或水泥板的平面基材，或选用多孔陶瓷立体材料。3.根据权利要求1所述的光催化空气净化材料性能的测试方法，其特征在于，通过选用喷涂法、滴涂法、滚涂法或浸涂法来准确控制光催化空气净化材料的负载量。4.根据权利要求1所述的光催化空气净化材料性能的测试方法，其特征在于，所述样品预处理是在密闭的反应室内进行的，采用氧气进行吹扫置换，样品预处理完成后，不与外界气体接触，避免样品的二次吸附。5.根据权利要求1所述的光催化空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王法国，刘文秀，曹文斌，孙芃，张俊，
申请(专利权)人：山东亿康环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37