當前位置 : 
服務熱線
010-63716865
光催化凈化CO的種類
發布時間：2023-02-07 瀏覽量：1972
CO 是一種無色、無臭、無味、無刺激性、對血液和神經有害的毒性氣體，其來源廣泛，一切含碳物質在燃燒不充分條件下都可產生 CO。CO 消除在許多領域具有重要價值，如在礦井、煤工業、軍事上用到的呼吸用氣體凈化裝置、煙草降害、內封閉式 CO2激光器中氣體的純化、CO 氣體探測器、封閉體系(如飛機、潛艇、航天器等)中以及燃料電池中微量 CO 的消除均有重要的應用前景。當前對CO 的消除一般采用催化氧化法，例如三效催化劑對機動車尾氣的處理。然而通常催化氧化技術工作溫度高、耗能大，或因使用催化材料中貴金屬價格昂貴，難以滿足不同條件下對 CO 高效消除的需求。光催化技術是近年來發展起來的一種多相高級氧化技術，同樣成為凈化 CO 的有效手段之一。
用于光催化凈化 CO的光催化劑種類較多。其中，非TiO2基的 ZnO和Mo/SiO2等對 CO 表現出良好的凈化效率。在紫外可見光照射下，ZnO 光催化劑 5h 即可將富氫氣氛中(0.98% CO、1.18% 02和 97.84% H2) 52%的 CO 優先氧化成 CO2，且選擇性達到 92%。隨后再引入0.5%(質量分數)Cu2+ 到 ZnO 中發現，經3 h紫外可見光照射后CO的凈化率為91%，并且CO2選擇性高達 99%。研究認為Cu2+的引入有利于捕獲光生電子，促進了O2分子被 Cu+還原并接收鄰近甲醛物種的 H+，這是其活性提高的主要原因。此外研究者以Mo/SiO2為例，分別考察了紫外照射下不同化劑(NO、N2O和O2)對CO光催化氧化的影響。發現 CO 反應速率與(Mo5+-O)*物種濃度、氧化劑種類及其濃度相關。在富氫條件下，紫外光照射 Mo/SiO2催化劑3h就能完全凈化氣氛中 CO，并且選擇性高達 99%，遠高于 P25 的活性45。
TiO2基催化劑對 CO 光催化凈化同樣受到研究者的廣泛關注。研究者們做了大量關于擴展TiO2響應光區的工作，比如引入適量的過渡金屬氯化物到TiO2表面，可以實現催化劑的可見光響應。此外，通過 C 單質的修飾同樣能有效地促進其對可見光的吸收，進而提高催化凈化 CO 的性能。0.42%(質量分數)C-TiO2催化劑在可見光照射 6 h即可消除 70%的CO，遠高于TiO2催化劑。向TiO2表面擔載貴金屬是提高其光催化凈化 CO 活性的有效途徑。比如，可見光下 Au 納米顆粒的局域表面等離子體共振(localized surface plasmon resonance，LSPR)效應促進了CO在其表面的吸附和活化，從而使 Au/TiO2對 CO 表現出良好的光催化氧化活性。為了有效地活化 Au/TiO2光催化劑，研究者比較了常壓氧氣和氬氣冷等離子體活化以及常規煅燒活化對催化劑活性的影響。發現具有類似平均粒徑的三個樣品中，常壓氧氣冷等離子體活化表現出最好的光催化氧化 CO 的活性，流動體系中凈化效率達 78%(1000 uL/L CO)。這是由于該方法活化的催化劑具有最高的表面氧物種濃度，Au納米顆粒因LSPR 吸收可見光而產生的電子有利于超氧物種( O-2)的形成。此外該催化劑具有最低的金屬態 Au 濃度，因為在誘導期離子態 Au 物種被快速還原為金屬態，在 Au 顆粒和TiO2界面形成大量低配位 Au 物種。
與 Au/TiO2或 Pd/TiO2催化劑相比，Pt/TiO2催化劑表現出更加優異的光催化凈化CO性能。有報道稱同等條件下，1%(質量分數)Pt/TiO2催化劑光催化CO消除活性分別7倍或11 倍于 0.5%( 質量分數)Pd/TiO2和0.5%(質量分數)Au/TiO2，并且發現制備方法也是影響催化活性的重要因素。影響 Pt/TiO2催化劑活性的因素較多，研究者考察了負載量對活性的影響，他們在大比表面積金紅石TiO2表面擔載不同含量 [0~0.5%(質量分數 )] 的 Pt 顆粒，發現 0.3%( 質量分數)負載量的催化劑表現出最優的可見光降解 CO 的催化活性。同樣前處理條件也影響催化劑的性能，他們發現 400℃煅燒2h 處理的 Pt/TiO2催化劑對 CO表現出最好的活性。同時 500℃還原處理失活的催化劑可以再生催化劑。有研究者采用光沉積法制備了具有不同價態 Pt物種的 Pt/TiO2催化劑，考察了不同 Pt 物種對 CO光催化凈化性能的影響，發現 Pt/TiO2的催化活性隨著氧化態 Pt 物種濃度的下降而提高，金屬態 Pt是 CO 光催化氧化的活性中心。
此外，由于多孔材料有利于光生電子的分離以及貴金屬顆粒的分散，將TiO2構筑為多孔材料能夠進一步提高其催化性能。研究者采用低溫溶膠-凝膠方法制備了 Pt摻雜的TiO2催化劑，評價了氧氣條件下對 CO 的光催化氧化活性。發現 Pt 摻雜的多孔TiO2催化劑較商用TiO2 (p25)及光沉積制備的 Pt/P25 表現出明顯的催化活性的提升，紫外光照射35 min，多孔 Pt/TiO2催化劑即可將 CO (400u L/L) 完全催化消除;經1h照射后，Pt/P25和P25 催化劑催化 CO 氧化效率分別為 67%和 27%。研究認為光生電子和空穴生成與分離效率的提高是多孔 Pt/TiO2催化劑具有良好活性的根本原因。
如果您想了解更多關于【光催化凈化CO的種類】，可以聯系我們的在線客服為您詳細解答。