CN103638795A - 一种使用光触媒材料降解乙烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种使用光触媒材料降解乙烯的方法，包括步骤：将光触媒材料置入氮参杂二氧化钛的光催化反应系统，该光催化反应系统由一动态气体控制系统、一光催化反应器及一气相层析仪三部分串联而成；动态气体控制系统，用以通入含有乙烯的气相污染物；光催化反应器，其内部置入该氮参杂二氧化钛的光触媒材料，且调设该光催化反应器的波长于可见光范围；通入混合均匀后的气相污染物于该光催化反应器内，且以气相污染物中的初始乙烯浓度对一系列于不同锻烧温度的不同参杂浓度的二氧化钛进行光催化，由此，能将原本二氧化钛光催化剂只能于紫外光下运作的二氧化钛可于可见光的照射下进行光催化氧化反应，进一步应用在乙烯于可见光降解及延长水果保鲜的方法上。
Description
技术领域
本发明涉及光触媒材料，尤其涉及一种氮参杂二氧化钛的光触媒材料。
背景技术
目前的蔬果于采收及运送过程中，蔬果于熟化过程中会释放出乙烯，贮藏环境中乙烯的累积会诱导水果成熟、增添风味、叶绿素减少及提高病害的发生率，亦可能造成蔬果腐败、损耗，使生产时所投入的劳力、土地、物质与资本等生产成本的效益降低。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种使用光触媒材料降解乙烯的方法，能将原本二氧化钛光催化剂只能于紫外光下运作的二氧化钛可于可见光的照射下进行光催化氧化反应，进一步应用在乙烯于可见光降解及延长水果保鲜的方法上。
根据本发明的一个方面，提供一种使用光触媒材料降解乙烯的方法，包括以下步骤：
将光触媒材料置入氮参杂二氧化钛的光催化反应系统，该光催化反应系统由一动态气体控制系统、一光催化反应器及一气相层析仪三部分串联而成；
动态气体控制系统，用以通入含有乙烯的气相污染物；
光催化反应器，其内部置入该氮参杂二氧化钛的光触媒材料，且调设该光催化反应器的波长于可见光范围；
通入混合均匀后的气相污染物于该光催化反应器内，且以气相污染物中的初始乙烯浓度对一系列于不同锻烧温度的不同参杂浓度的二氧化钛进行光催化。
在一些实施方式中：其中调设该光催化反应器的侦测波长范围＞400nm。
在一些实施方式中：其中乙烯的去除率在12％～20％之间。
在一些实施方式中：其中乙烯的最高去除率为20％。
在一些实施方式中：其中氮从二氧化钛表面吸附转换成与O-Ti-N的键结型态。
本发明结构简单，使用方便，能将原本二氧化钛光催化剂只能于紫外光下运作的二氧化钛可于可见光的照射下进行光催化氧化反应，进一步应用在乙烯于可见光降解及延长水果保鲜的方法上。
附图说明
图1是本发明一种使用光触媒材料降解乙烯的方法的制作步骤流程图。
图2是本发明一种使用光触媒材料降解乙烯的方法的二氧化钛的光催化反应系统的示意图。
图3是本发明一种使用光触媒材料降解乙烯的方法的二氧化钛的实施步骤的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明，对本发明作进一步详细说明。
溶胶凝胶法制备氮参杂二氧化钛光触媒。
如图1所示，溶胶凝胶法制备材料的过程依序包括前驱物与氮源的混合、老化过程、干燥作用及锻烧过程等，氮源以尿素或氢氧化铵加入反应，其中氮源以尿素为首选。本发明使用溶胶凝胶法制备氮参杂二氧化钛的光触媒材料。制备步骤，定量四异丙氧基钛(A)溶液加入乙醇(B)溶液，于磁石搅拌器上均匀混合，此时加入尿素(C)一同反应，混合搅拌30分鐘后，进行乾燥锻烧，得到一氮参杂的二氧化钛黄色粉末。本发明改变尿素添加量以制备不同氮含量的氮参杂二氧化钛，控制其尿素／四异丙氧基钛的摩尔比率约0.00～3.00之间，另外也观察锻烧温度(400℃～600℃)对氮参杂二氧化钛特性的影响，样品编号及其制备条件如下表1所列，制备一系列于不同锻烧温度的不同参杂浓度的二氧化钛。
表1：
实施例1氮参杂二氧化钛的光催化反应；
如图2所示，光催化反应系统由动态气体控制系统、光催化反应器及气相层析仪三部分依序串联组成，将所合成出的含氮参杂的二氧化钛光触媒置入光催化反应器中，通入混合气体进行分析，利用光催化反应系统侦测乙烯浓度。
图3所示，动态气体控制系统主要功能为配制欲反应气体(乙烯)，此气相污染物采用分别填充有氧气(＞99.99％)、氮气(＞99.9999％)及乙烯(1000ppm)的钢瓶，以气体质量控制器调节所需流量，于混合器中混合均匀后，通入露点侦测器得的露点数值，经由数值换算成相对湿度(RH％)；本试验以初始乙烯浓度100ppmv，相对湿度55％，氧气浓度19％，反应气体温度33℃下以两支500W卤素灯管搭配滤片(cutoff filter＜400nm)所得的可见光对一系列锻烧于600℃的不同参杂浓度的二氧化钛进行光催化试验。
光催化反应器以不锈钢材制成，其可容纳的气体体积约为400ml＞当气相污染物配制完成后，即可通过光催化反应器再进入气相层析仪分析乙烯初始浓度，此时光源为关闭状态并观察气相层析仪所得的乙烯初始浓度为稳定状态；此光触媒于不光照的操作是为了让光触媒预先吸附乙烯直至吸附饱和，以避免光催化反应受吸附行为影响；可见光光催化反应是利用2支功率500W的卤素灯管平行悬吊于反应器上缘约8cm处照射，光催化的光源先穿透反应器上缘的滤光片(cutoff=400nm)到达反应器内部的光催化触媒试片，石英玻璃则至于光催化触媒试片上方5mm处；反应气体则连续通过光催化反应器并进入GC进行分析，GC分析项目包含乙烯残余浓度、二氧化氮产生浓度，操作变因则调整相对湿度、乙烯初始浓度、气体流速、氧气含量及光照强度进行探讨。
含氮参杂的二氧化钛光催化反应结果，实验条件：含氮参杂的二氧化钛的照度I=8.3×10-3W／cm2，相对湿度55％，O2=21％，反应温度33℃，乙烯浓度=100ppm；乙烯于不同参杂比例于锻烧温度600℃下对乙烯可见光降解效率，乙烯于2小时内去除率约在12％～20％。在锻烧温度600℃，样品U10T6(含有98％锐钛矿，0.5％氮含量及能隙2.95eV)有最高乙烯去除率(约20％)。其次依序为样品U30T6和U25T6，其乙烯去除率分别为16％及15％。
合成的参杂氮的二氧化钛样品均可以在可见光下去除乙烯，而高乙烯去除率的样品其材料特为晶相锐钛矿成分比重大，氮从二氧化钛表面吸附转换成与O-Ti-N的键结型态及较低能隙，具有较高氮含量及较低能隙
以上所述仅是本发明的一种实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种使用光触媒材料降解乙烯的方法，其特征在于：包括下列步骤：
将光触媒材料置入氮参杂二氧化钛的光催化反应系统，该光催化反应系统由一动态气体控制系统、一光催化反应器及一气相层析仪三部分串联而成；
所述动态气体控制系统，用以通入含有乙烯的气相污染物；
所述光催化反应器，其内部置入该氮参杂二氧化钛的光触媒材料，且调设该光催化反应器的波长于可见光范围；
通入混合均匀后的气相污染物于该光催化反应器内，且以气相污染物中的初始乙烯浓度对一系列于不同锻烧温度的不同参杂浓度的二氧化钛进行光催化。
2.根据权利要求1所述的一种使用光触媒材料降解乙烯的方法，其特征在于：其中调设该光催化反应器的侦测波长范围＞400nm。
3.根据权利要求2所述的一种使用光触媒材料降解乙烯的方法，其特征在于：其中乙烯的去除率在12％～20％之间。
4.根据权利要求3所述的一种使用光触媒材料降解乙烯的方法，其特征在于：其中乙烯的最高去除率为20％。
5.根据权利要求1所述的一种使用光触媒材料降解乙烯的方法，其特征在于：其中氮从二氧化钛表面吸附转换成与O-Ti-N的键结型态。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201310633598.3A CN103638795A (zh) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | 一种使用光触媒材料降解乙烯的方法 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103638795A true CN103638795A (zh) | 2014-03-19 |
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| CN201310633598.3A Pending CN103638795A (zh) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | 一种使用光触媒材料降解乙烯的方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN103638795A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108452754A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-08-28 | 华南农业大学 | 一种光催化乙烯分解装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201206564A (en) * | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Nat Univ Chung Hsing | Method of visible-light response of N-doped titanium dioxide photocatalyst and its application to removing ethylene |
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2013
- 2013-12-03 CN CN201310633598.3A patent/CN103638795A/zh active Pending
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| CN108452754A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-08-28 | 华南农业大学 | 一种光催化乙烯分解装置 |
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