Yüzeyel Kimyasal Yapıştırmanın TiO'ya Etkisi ₂ -SiO ₂ Fotokatalitik NOx Azaltma Performansına Sahip Kompozitler

Bu prosedürün genel amacı, çevresel uygulamalarda desteklenen fotokatalizörlerin faydalarını nicel olarak değerlendirmek ve katalizörler ve destekleri arasındaki kimyasal bağın kalite yönetiminin DeNOx yönleri üzerindeki etkilerini anlamaktır. Desteklenen fotokatalizörler tarafından sunulan daha geniş erişilebilir yüzey alanı, atmosferdeki NOx konsantrasyonlarını azaltmak için daha verimli bir yetenek olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, desteğin katalizör performansı ve özellikleri üzerindeki etkisi hakkında çok az şey bilinmektedir.

NOx esas olarak NO ve NO2'den oluşur. Daha toksik NO2, hava kalitesi üzerinde en büyük olumsuz etkiye sahiptir, bu nedenle fotokatalizörler, NOx'i nitratlara oksitlemek için seçici olarak gerçekten yüksek göstermelidir. Buradaki teknik tanımlayıcı, beton bir altyapının yüzeyindeki fotokatalizör desteği gibi kentsel hava kalitesi yönetimi için mühendislik ve faktör çözümlerinde kullanılabilecek içgörüler sağlar.

QT1 kompozitini hazırlamak için, ilk bilyalı değirmen ticari kuvarsı 15 dakika. Boyutları 20 ila 100 mikron arasında değişen kuvars parçacıkları elde etmek için öğütülmüş kuvars tozunu elekten geçirin. Daha sonra, bir titanyum öncü çözeltisi üretmek için 2.6 mililitre% 97 titanyum butoksidi 29.6 mililitre mutlak etanol ile karıştırın.

Öğütülmüş elenmiş kuvars tozunun üç gramını 30 gram titanyum öncü çözeltisi içinde süspanse edin. Süspansiyona 0.3 mililitre% 32 hidroklorik asit ekleyin ve beş dakika karıştırın. Ardından, 30 mililitre deiyonize su ekleyin ve süspansiyonu gece boyunca karıştırın.

Ardından, viskoz süspansiyonu bir Petri kabına aktarın. Kalan çözücünün ortam koşullarında gece boyunca buharlaşmasına izin verin. Ardından, titanyum ile muamele edilmiş kuvarsı, işlenmiş kuvarsı deiyonize suda tekrar tekrar süspanse ederek, süspansiyonu santrifüjleyerek ve süpernatanı boşaltarak yıkayın.

Tozu gece boyunca 90 santigrat derecede kurutun ve ardından kuru tozu 20 saat boyunca 400 santigrat derecede ısıl işleme tabi tutun. Isıl işlem görmüş kompozit tozu havada soğutun ve 20 mikrondan daha küçük parçacıkları çıkarmak için tozu süzgeçten geçirin. Tozu kapalı bir kapta saklayın.

QT2 kompozitini hazırlamak için önce 23,3 mililitre TEOS'u 29,2 mililitre mutlak etanol ile birleştirin. Bu çözeltiye 7.2 mililitre deiyonize su ve 0.4 mililitre ağırlıkça yüzde 3.6 hidroklorik asit ekleyin ve oda sıcaklığında 10 gün karıştırın. Daha sonra, 100 mililitre mutlak etanol içinde 0.2 gram fotokatalitik anataz titanyasını askıya alın.

Bire bir titanya-TEOS molar oranı elde etmek için buna 1.46 mililitre TEOS çözeltisi ekleyin. Süspansiyonu gece boyunca oda sıcaklığında hafifçe karıştırın. Ardından, iki gram öğütülmüş elenmiş ticari kuvarsı yuvarlak tabanlı bir şişeye yerleştirin.

Şişeyi bir kondansatör, bir karıştırma çubuğu ve bir su aspiratörü ile donatın. TEOS titania karışımını düşük basınç altında 80 santigrat derecede kuvarsa damla damla eklemeye başlayın. Kuvarsı askıya almak için yeterli bir hacim eklendiğinde, süspansiyonu karıştırmaya başlayın.

Ekleme tamamlanana kadar karıştırmaya devam edin. Elde edilen tozu gece boyunca 90 santigrat derecede kurutun, ardından 200 santigrat derecede dört saatlik ısıl işlem uygulayın. Tozu havada soğutun ve eleyerek küçük parçacıkları çıkarın.

ST1 kompozitini hazırlamak için önce 40 mililitre mutlak etanole beş mililitre TEOS ekleyin ve çözeltiyi 30 dakika karıştırın. Başka bir kapta, sekiz mililitre ağırlıkça yüzde 25 amonyak ile 30 mililitre deiyonize su ve 18 mililitre mutlak etanol birleştirin ve 30 dakika boyunca karıştırın. TEOS çözeltisini amonyak çözeltisine ekleyin ve silika mikroküreler elde etmek için oda sıcaklığında üç saat karıştırın.

Silika süspansiyonunu 30 dakika boyunca 1.252 kez G'de santrifüjleyin ve süpernatanı boşaltın. Silikayı 40 mililitrelik mutlak etanol kısımları ile üç kez santrifüjleme ile yıkayın ve ardından silikayı 48 saat boyunca 105 santigrat derecede kurutun. Daha sonra, kuru silika mikrokürelerin bir gramını 30 mililitre mutlak etanol içinde askıya alın.

Süspansiyonu ultrasonik bir banyoda 10 dakika boyunca sonikasyon yapın ve ardından süspansiyonu 30 dakika boyunca karıştırın. Silika süspansiyonuna dikkatlice bir mililitre% 97 titanyum butoksit ekleyin ve karışımı oda sıcaklığında 24 saat karıştırın. Daha sonra karışıma iki mililitre deiyonize su ve sekiz mililitre mutlak etanol ekleyin ve iki saat daha karıştırmaya devam edin.

Karışımı santrifüjleyin, süpernatanı boşaltın ve tozu 40 mililitrelik mutlak etanol kısımları ile üç kez yıkayın. Tozu 48 saat boyunca 105 santigrat derecede kurutun ve ardından tozu üç saat boyunca 500 santigrat derecede ısıl işleme tabi tutun. Tozu soğutun ve süzün.

ST2 kompozitini hazırlamak için önce 58.4 mililitre mutlak etanol, 14.4 mililitre deiyonize su ve 0.8 mililitre ağırlıkça yüzde 3.6 hidroklorik asidi birleştirin. Bu çözeltiye damla damla 0.89 mililitre TEOS ekleyin ve karışımı oda sıcaklığında bir saat karıştırın. Ardından 4.74 mililitre titanyum tetraizopropoksit ekleyin ve gece boyunca oda sıcaklığında karıştırın.

Daha sonra, karışımı 80 santigrat dereceye ısıtın ve sol-jel dönüşümünü gerçekleştirmek için bir saat karıştırın. Jeli gece boyunca 90 santigrat derecede kurutun. Kompozit tozu elde etmek için jelin her biri 450 ve 500 santigrat derecede beş saat boyunca ısıl işlem yapın.

Kompozit tozu havada soğutun ve küçük parçacıkları çıkarmak için tozu süzün. Fotokatalitik aktivite testlerini gerçekleştirmek için, ilgilenilen kompozit tozu bir fotokatalitik test aparatının numune tutucusuna paketleyin. Numuneyi gece boyunca 320 nanometre UV ışığı ile ışınlayın.

Her numune, Heraeus reaktörüne yerleştirilmeden önce yayılan radyasyona maruz bırakılmalıdır. Bu, önceden emilmiş kirleticilerin fotokatalitik performans üzerindeki etkisini ortadan kaldırır. İhtiyaç duyulan akış koşullarını elde etmek için numunenin konumlandırılması da kritik öneme sahiptir.

Işınlanmış numuneyi borosilikat camla örtün. Numuneyi bir güneş simülatörünün altına yerleştirin ve fotoreaktörü test cihazının gaz giriş ve çıkış hatlarına bağlayın. Ardından, NO ve N2'yi basınçlı havada numunenin üzerine %40 nemde akıtın.

Çıkış gazı akışındaki NO, NO2 ve NOx konsantrasyonlarını izleyin ve kaydedin. Saf titanya ve kaplanmamış kuvars kompozitlerinin X-ışını kırınımı, titanya'nın hemen hemen tüm kompozitlerde değişen derecelerde anataz olarak bulunduğunu gösterdi. Transmisyon elektron mikroskobu, tüm kompozit numunelerde aglomera titanya nanosferlerinin varlığını doğruladı.

Kompozit malzemelerin FTIR spektrumları, silikon-oksijen-titanyum germe titreşim moduna atanan tepe noktalarını gösterdi. Silika ve titanya arasındaki kimyasal bağlanma derecesi, silikon-oksijen-titanyum tepe noktaları altındaki alanların ve karşılık gelen silika tepe noktalarının oranından her bir kompozit malzeme için tahmin edildi. Fotonik verimlilikler, kompozit malzemeler, destekleyici kuvars ve titanya tozları için NO ve NOx dönüşümü ve NO2 oluşumu ölçümlerinden hesaplanmıştır.

Titanya yükleme yüzdesine göre verimlilik, tüm kompozit malzemeler için daha yüksekti. Özellikle, QT2 malzemesi, fotokatalist kütlesinin sadece% 6.5'i ile karşılık gelen fotokatalizörün NO oksidasyon performansının% 73'ünü elde etti. Her bir kompozit malzemenin nitrat seçiciliği, karşılık gelen öncü titanya tozununkiyle karşılaştırıldı.

Seçicilikteki en büyük azalma T2 ve ST2 arasında gözlendi. ST2 kompoziti, nispeten yüksek bir titanyum-oksijen-silikon bağı oranına sahipti, bu da bağlanma seviyesinin nitrat seçiciliğini etkilediğini düşündürmektedir. Bu prosedür, yüksek verimli fotokatalitik kompozit yapıların mühendisliği ve doğrulanması için verimli bir yol sunar.

Bu fotokatalizörler, araç emisyonlarından kaynaklanan NOx kirliliğinin gerçekten son derece yüksek olduğu şehir merkezlerindeki beton yapılar üzerinde desteklenebilir.