CN108620007A - 一种基于水果保鲜的光电协同催化反应装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于水果保鲜储藏领域，公开了一种基于水果保鲜的光电协同催化反应装置及其应用。该装置包括光源和光电极，光电极为Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系。本发明将Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系作为光电极，解决了粉体TiO₂在实际降解过程中存在易团聚和难回收的缺点。同时，本发明将将半导体光催化氧化法与电化学法结合产生协同效应，可显著提高催化过程的量子效率，将其应用于水果保鲜时效果比单一的光催化、电催化效果均有明显提升，C₂H₄光电协同催化降解的一级动力学反应速率常数从不通电的6.21×10^‑4(min^‑1)上升到8.04×10^‑4(min^‑1)，提升幅度为29％。

Description

一种基于水果保鲜的光电协同催化反应装置及其应用

技术领域

本发明属于水果保鲜储藏领域，特别涉及一种基于水果保鲜的光电协同催化反应装置及其应用。

背景技术

国内的水果保鲜贮藏技术在近20年内得到了较好发展，结合我国国情，研发应用了多项水果保鲜技术，并形成了相对成熟的水果保鲜技术体系。目前水果采后保障供给期品质与安全最有效的手段是水果冷链。我国目前已经初步建立了以储藏库、冷库以及气调储藏为主的果蔬保鲜体系。机械冷藏依然是我国应用最广泛的水果贮藏手段，采用这种方法保鲜贮藏的水果数量占全国总量的1/3左右。

目前水果保鲜贮藏过程中，很多都是通过降低温度，来实现降低果实本身的呼吸作用，减慢水果的成熟达到延长保鲜期的目的。但这样的弊端是要提供较大的能源，不符合现在节能减排的国家方针，并轻视了环境中乙烯气体对于水果保鲜的影响。而现在国内外运用于冷库，去除乙烯的方法主要是三种方法，一种是通过控制环境中的氧气浓度来抑制乙烯的产生，因为乙烯生物合成的最后一步需要氧气的存在；一种是利用二氧化碳在环境中与乙烯气体处于竞争状态的特性，它能抑制乙烯的产生，通过提高二氧化碳的含量达到目的；最后一种就是定期通风，排出冷库中的乙烯气体(蔡霆等，2001)。第一种控制氧气含量的方法成本过高，并且无氧和氧气含量过低的情况下，会让某些水果从有氧呼吸转变为无氧呼吸，加速水果腐败变质。第二种增加二氧化碳含量的方法，无法在对二氧化碳敏感的水果果实的保鲜贮藏过程中使用，会造成虎皮病以及果实变软等问题。第三种是目前最经济的方法，但在通风期间依旧会对贮藏中的果实造成二次伤害。综合以上各种情况，需要找到一种新的方法来控制乙烯含量。

二氧化钛(TiO₂)是目前应用最广泛也是最重要的一种光催化剂，由于其具备化学性质稳定、方便制取、催化能力较强且无二次污染等优势特点，因此在废水处理、净化空气、灭菌抗菌及光电转换等领域都有非常广泛地运用(Cronje et al.,2011)。国内外较多的研究均是使用二氧化钛粉末颗粒，虽然粉末颗粒在实验中具有较好的催化活性，但由于粉末颗粒非常细微，会导致在实验中发生凝聚，造成不易沉降的后果，且难以重复利用。尽管二氧化钛(TiO₂)作为光催化剂应用在空气净化等领域已经有相关应用了，可TiO₂半导体光催化剂在实际应用中依然存在一些缺陷。比如半导体载流子的复合率很高，这是光量子效率较低的最主要原因之一。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，该装置可克服现有技术中TiO₂单一的光催化水果保鲜技术不足。

本发明另一目的在于提供上述基于水果保鲜的光电协同催化反应装置在水果保鲜中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，包括光源和光电极，光电极为具有阴阳两极的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系，Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系与空气接触的两面均为Ag掺杂TiO₂薄膜，两面的Ag掺杂TiO₂薄膜的中心处为光电极的阴阳两极，在阴阳两极分别引线，通过开关阀与直流稳压电源的正负极连接；光源为紫外灯管，光源通过开关阀与220V电源相连；紫外灯管与Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极的位置关系满足紫外灯管发出的光可照到光电级的所有平面。

所述的光源优选为2n根紫外灯管，其中n为1～3之间的正整数，紫外灯管的额定电压为220V，额定频率为50Hz，波长为254nm，2n根紫外线光管功率和为16W；

所述的直流稳压电源可输出0～160v直流电压和0～3A直流电流。直流稳压电源可为光电极提供额定输出电压160V以下以及额定输出电流3A以下的任意范围稳定的直流电。

优选的，紫外灯管与Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极的位置关系满足：紫外灯管均匀分布于Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系的两侧，Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系同一侧的相邻紫外灯管之间的距离为3.6～4.4cm；Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系两侧的紫外灯管分别与对应侧的Ag掺杂TiO₂薄膜面保持平行，且Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系两侧的Ag掺杂TiO₂薄膜面与其同侧的紫外灯管的水平距离均为3～3.4cm，阴阳两极到对应侧的紫外灯管的垂直距离为3.8～5.2cm；

所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置中还可包括风机和全透石英隔离罩，风机、光电极和光源均位于全透石英隔离罩内，且风机和光电极分别位于全透石英隔离罩的两端，位于风机的那一端的全透石英隔离罩上开有前百叶窗进风口，位于光电极的那一端的全透石英隔离罩上开有后百叶窗出风口，风机可将水果储藏环境里的气体通过前百叶窗进风口导入光电协同反应装置内，经过光电催化反应后，从后百叶窗出风口排出，实现水果储藏环境中乙烯的降解及气体流动循环。

所述的风机的风压为260～280Pa，风量为：0.36～0.48mm³/min；

所述的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系由固态聚合物电解质和两片Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO组成，其中固态聚合物电解质通过导电粘胶固定在两片Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO之间。

所述的固态聚合物电解质为含氮磷酸锂(LIPON)电解质薄膜。

所述的含氮磷酸锂(LIPON)电解质薄膜离子导电率为6.0*10^-7S/cm，电子导电率低于10^-10s/cm，厚度为30～120um。

所述的导电粘胶的厚度为48～72um，接触电阻少于1.2Ω。

所述的光电极Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO中导电玻璃ITO的厚度为0.5～2mm；Ag掺杂TiO₂薄膜的厚度为53.2～195.7nm；

所述的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系具体由以下方法制备得到：

(1)对ITO导电玻璃进行清洗，备用；

(2)将钛酸丁酯(Ti(OBu)₄)与无水乙醇混合，超声振荡使混合均匀，然后加入硝酸银溶液，并加酸调节溶液pH值至3～4，再继续超声振荡；

(3)将步骤(2)中得到的混合液加热至60℃搅拌30min，然后室温下密闭陈化24h以上，得到稳定、均匀、清澈透亮的黄橙色溶胶；

(4)以步骤(1)中清洗干净的ITO导电玻璃作为基底，采用浸渍提拉法从步骤(3)中的溶胶中制备Ag掺杂TiO₂的湿膜，然后进行热处理即得Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO；

(5)将固态聚合物电解质放于两块步骤(4)中制备的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO之间，用导电粘胶固定，即得所述的光电极。

步骤(1)中所述的清洗具体包括以下步骤：

(1.1)先用添加有洗涤剂的清水在200～650W功率下超声清洗5min；

(1.2)用水冲刷后，再用丙酮在200～650W功率下超声振荡10min；

(1.3)再用乙醇在200～650W功率下超声振荡清洗10min；

(1.4)再用清水在200～650W功率下超声清洗5min，重复3～5次；

步骤(2)中所述的钛酸丁酯和无水乙醇的体积比为1:4～5；步骤(2)中所述的硝酸银溶液的用量满足加入硝酸银溶液后的混合溶液中银离子的质量分数为0.05～0.08％，优选为0.05％；

步骤(2)中所述的超声振荡均指在200～650W功率下超声5～10min；

步骤(4)中所述的浸渍拉提法的提拉速度为2～6.8mm/s；

步骤(4)中所述的热处理是指将所得湿膜置于马弗炉中，以10～20℃/min的速度升至150℃，保温30min；然后再以10～20℃/min的速度升至500℃保温60min，最后自然冷却至室温。此时热处理过程经历了溶胶溶剂挥发、凝胶胶粒粒子聚集，膜层自然收缩几个主要流程。

为得到所需厚度的Ag掺杂TiO₂薄膜，可多次重复步骤(4)使步骤(4)中所得到的的Ag掺杂TiO₂薄膜的厚度为53.2～195.7nm；湿膜在60℃的干燥箱内烘烤5min后可重复提拉。

上述基于水果保鲜的光电协同催化反应装置在水果保鲜中的应用。

所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置在水果保鲜中的应用，具体通过以下方法实现：

将上述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置放置在新鲜水果储藏密闭容器中，室温相对湿度为78％的环境下，当容器里外的温、湿度一致时，将光电极的阴、阳端口引线接入直流稳压电源并打开开关阀以接入外加恒电压，同时打开光源或打开光源和风机，进行水果储藏保鲜；

所述的外加恒电压优选为68V；

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明通过选用Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系为光电极，通过Ag对TiO₂薄膜进行掺杂改性，不仅提高了电子在膜内的传输效率，而且增加了电子在TiO₂膜内的寿命。

本发明将Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系作为光电极，解决了粉体TiO₂在实际降解过程中存在易团聚和难回收的缺点。

本发明将Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系作为光电极，将半导体光催化氧化法与电化学法结合产生协同效应，可显著提高催化过程的量子效率，将其应用于水果保鲜时效果比单一的光催化点、电催化效果均有明显提升，C₂H₄光电协同催化降解的一级动力学反应速率常数从不通电的6.21×10-4(min^-1)上升到8.04×10-4(min^-1)，提升幅度为29％。

附图说明

图1为Ag掺杂的TiO₂薄膜/ITO制备工艺流程示意图；

图2为Ag掺杂的TiO₂薄膜在三种不同升温速率下的XRD图谱。

图3为实施例2中的光电协同催化反应装置的主视图，其中1为光电级Ag掺杂的TiO₂薄膜/ITO体系，2为光源紫外灯管，3为光电级的阴阳光电级线，4为光电级的阴阳光电级线的出孔，5为220V/50HZ电源，6为出风口，7为后百叶窗，8为进风口，9为前百叶窗，10为220V/50HZ电源，11为风机，12为全透石英隔离罩，13为风机固定支架；

图4为图3所示的光电协同催化反应装置的俯视图，其中3’为光电阳极，3”为光电阴极，14为Ag掺杂的TiO₂薄膜/ITO，15为固态聚合物电解质含氮磷酸锂(LIPON)电解质薄膜；

图5为电催化、光催化、光电协同催化下的一级动力学反应拟合线图谱；

图6为电催化、光催化、光电协同催化下的降解速率常数K’图谱。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。

实施例中未指明超声功率的均指在200～650W的功率下超声。

实施例1：Ag掺杂的TiO₂薄膜/ITO的制备

(1)将钛酸丁酯(Ti(OBu)₄，C.P.)与无水乙醇(C₂H₅OH，A.R.)按1:5的体积比混合后，用超声波清洗器超声振荡5min。

(2)向步骤(1)中的溶液中加入硝酸银溶液，使得混合溶液中银离子的质量分数为0.05％。

(3)滴加冰醋酸溶液调节pH值至3～4左右，随后持续超声振荡5min。

(4)使用磁力搅拌器(加热恒温60℃)搅拌30min，室温下密闭陈化24h以上，得到稳定、均匀、清澈透亮的黄橙色溶胶。

(5)以洁净的ITO玻璃作为基底，采用浸渍提拉法从溶胶前驱体中制备银掺杂TiO₂薄膜，以相对恒定的速度2mm/s提拉，湿膜在干燥箱内烘烤5min后可重复提拉。

Ag掺杂的TiO₂薄膜/ITO在溶胶凝胶法中的形成过程如附图1所示(浸渍提拉法制膜)。用浸渍提拉法制作薄膜主要是通过一定速度的提拉，将薄膜从溶胶凝胶中匀速拉出，使得溶胶凝胶在基片上留下一定厚度的膜。溶胶凝胶在基片上形成膜的过程中，经历了溶胶溶剂挥发，凝胶胶粒粒子聚集，膜层自然收缩几个主要流程。

(6)最终薄膜的热处理过程为，先在马弗炉内150℃下保温30min，等残留有机物部分分解，然后将炉内温度按一定的升温速率升至500℃左右，保温1h。最后待其自然冷却至室温，即获得负载型银掺杂TiO₂薄膜。重复(5)的提拉步骤可获得所需的层数(或厚度)。

不同升温速率下(10、15、20℃/min)得到的负载型银掺杂TiO₂薄膜的XRD图谱如图2所示，其中a代表升温速率为20℃/min，b代表升温速率为15℃/min，c代表升温速率为10℃/min，从图2中可以看出升温速度为10℃/min时TiO₂的锐钛矿相特征峰比15℃/min及20℃/min峰值相对更尖锐，在衍射角55°及60°～65°之间的特征峰更明显，并且在(204)晶面锐钛矿相特征峰更明显，说明在10℃/min的升温速度下TiO₂的晶体晶型完整度更好。因此在升温速率可调控的情况下，应尽量选择较慢的升温速率10℃/min，利于薄膜晶体晶型的完整度及晶面的生长。

(7)将含氮磷酸锂(LIPON)电解质薄膜(广州材料能源研究所购置)放于两片负载型银掺杂TiO₂薄膜之间(步骤(6)中的升温速率为10℃/min)，用导电粘胶固定，构成具有阳、阴两电极的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系，即光电极。含氮磷酸锂(LIPON)电解质薄膜的离子导电率为6.0*10^-7(S/cm)，电子导电率低于10^-10s/cm。三维导电粘胶带，厚度62um，接触电阻少于1.2Ω。

需要特别注意的是，在用基片拉取二氧化钛薄膜时，基片的洁净度尤为重要。因为氧化物在玻璃上的粘附性主要取决于金属醇化物溶液中的有关金属离子与玻璃表面基团间的反应结合，基片的洁净程度是影响薄膜质量的重要因素之一。基片清洗程序为：

(1)利用超声波震荡仪并在仪器内添加洗涤剂的清水清洗5min；

(2)用去离子水冲刷后，再添加丙酮进行超声波振荡，清洗10min；

(3)用乙醇超声波振荡清洗10min；

(4)最后用实验室制去离子水，超声波振荡清洗，重复3～5次。

实施例2：基于实施例1的光电极材料的光电协同催化反应装置及运行实验

本实施例中所述的光电协同催化反应装置的主视图如图3所示，图3所示的光电协同催化反应装置的俯视图如4所示，从图3和图4中可以看出，该光电协同催化反应装置包括1为光电级Ag掺杂的TiO₂薄膜/ITO体系，2为光源紫外灯管，3为光电级的阴阳光电级线，4为光电级的阴阳光电级线的出孔，5为220V/50HZ电源，6为出风口，7为后百叶窗，8为进风口，9为前百叶窗，10为220V/50HZ电源，11为风机，12为全透石英隔离罩，13为风机固定支架，3’为光电阳极，3”为光电阴极，14为Ag掺杂的TiO₂薄膜/ITO，15为固态聚合物电解质含氮磷酸锂(LIPON)电解质薄膜。

其中1-光电极为实施例1制备的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系(步骤(6)中的升温速率为10℃/min)，1-光电极由两层14-Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO和中间的15-固态聚合物电解质含氮磷酸锂(LIPON)电解质薄膜组成，两层Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO与空气接触的那两面的中心分别为光电极的阴阳极(3’和3”)，3-阴阳光电极线分别通过开关与外部的直流稳压电源相连接；2-光源为4根无臭氧进口飞利浦紫外灯管，两两平行共两排，每排的两个紫外灯源的距离为4cm，额定电压为220V，额定频率为50Hz，波长为254nm，单根紫外线光管功率为4W，两排紫外灯管位于分别位于1-光电极的两侧，每侧两根，每根紫外灯管均与同侧的最外层Ag掺杂TiO₂薄膜层平行，平行距离为3cm，阴阳电极到对应侧的紫外灯管的垂直距离均为4.4cm；

1-光电极、2-光源、11-风机均位于12-全透石英隔离罩内，直流稳压电源位于全透石英隔离罩外。1-光电极和2-光源位于12-全透石英隔离罩的右侧，12-全透石英隔离罩的右侧开有7-后百叶窗和6-出风口；11-风机位于全透石英隔离罩的左侧，用13-固定支架固定，12-全透石英隔离罩的左侧开有前9-百叶窗和8-进风口。2-光源、11-风机通过开关与220V电源连接。直流稳压电源，输出0～160v直流电压和0～3A直流电流。风机尺寸为65mm×65mm×12mm，风压为260～280Pa，风量为：0.38mm³/min。

把上述的基于实施例的光电极材料的光电协同催化反应装置安装在香蕉储藏密闭容器中，在室温相对湿度为78％左右的环境下，当容器里外的温、湿度一致时，光电极的阴、阳端口引线，通往开关阀与直流稳压电源的正负极连接接入68V电压，打开紫外光光源进行香蕉储藏保鲜实验，同时开启风机使得香蕉储藏容器中的气体从前百叶窗源源不断地通入反应装置内进行光电协同催化反应，之后经由后百叶窗回到香蕉储藏容器中，循环往复此过程。

同样的，设置单独的光催化(不通直流恒压电源)或电催化(不开通光源)为对比实施例。

催化反应的动力学方程符合Langmuir-Hinshelwood模型:式中，r表示催化反应速率，单位是mg/m³·min^-1；C是催化气体的瞬时浓度，单位是mg/m³；t是反应时间，单位是min；k是反应速率常数，单位是mg/m³·min^-1；K是表观吸附速率常数，单位是mg/mg。对公式分离变量并积分，得到一级动力学方程式：式中：K’＝kK表示降解速率常数，单位是mg/m³·min^-1；C₀为催化气体的初始浓度，单位是mg/m³。本发明的催化材料降解乙烯的动力学过程可用该对数方程进行较好的拟合，具体如图5所示，从图5中可以看出，经由一段时间后，可测得香蕉储藏室内C₂H₄光电协同催化降解的一级动力学反应速率常数K’为8.03791×10^-4(min^-1)；而单一的电催化K’为2.01432×10^-4(min^-1)和光催化K’为6.21459×10^-4(min^-1)，具体如图6所示，可见，本发明光电协同催化反应能力比单一的光催化或者电催化均有明显提升。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，其特征在于包括光源和光电极，光电极为具有阴阳两极的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系，Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系与空气接触的两面均为Ag掺杂TiO₂薄膜，两面的Ag掺杂TiO₂薄膜的中心处为光电极的阴阳两极，在阴阳两极分别引线，通过开关阀与直流稳压电源的正负极连接；光源通过开关阀与220V电源相连；光源与Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极的位置关系满足光源发出的光照到光电级的所有平面。

2.根据权利要求1所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，其特征在于：

所述的光源为2n根紫外灯管，其中n为1～3之间的正整数，紫外灯管的额定电压为220V，额定频率为50Hz，波长为254nm，2n根紫外线光管功率和为16W；

所述的直流稳压电源输出0～160v直流电压和0～3A直流电流。

3.根据权利要求2所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，其特征在于：紫外灯管与Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极的位置关系满足：紫外灯管均匀分布于Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系的两侧，Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系同一侧的相邻紫外灯管之间的距离为3.6～4.4cm；Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系两侧的紫外灯管分别与对应侧的Ag掺杂TiO₂薄膜面保持平行，且Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系两侧的Ag掺杂TiO₂薄膜面与其同侧的紫外灯管的水平距离均为3～3.4cm，阴阳两极到对应侧的紫外灯管的垂直距离为3.8～5.2cm。

4.根据权利要求1所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，其特征在于：

该光电协同催化反应装置还包括风机和全透石英隔离罩，风机、光电极和光源均位于全透石英隔离罩内，且风机和光电极分别位于全透石英隔离罩的两端，位于风机的那一端的全透石英隔离罩上开有前百叶窗和进风口，位于光电极的那一端的全透石英隔离罩上开有后百叶窗和出风口。

5.根据权利要求1～4任一项所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，其特征在于：

所述的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系由固态聚合物电解质和两片Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO组成，其中固态聚合物电解质通过导电粘胶固定在两片Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO之间；

所述的固态聚合物电解质为含氮磷酸锂电解质薄膜。

6.根据权利要求5所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，其特征在于：

所述的含氮磷酸锂电解质薄膜离子导电率为6.0*10^-7S/cm，电子导电率低于10^-10s/cm，厚度为30～120um；

所述的导电粘胶的厚度为48～72um，接触电阻少于1.2Ω；

所述的光电极Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO中导电玻璃ITO的厚度为0.5～2mm；Ag掺杂TiO₂薄膜的厚度为53.2～195.7nm。

7.根据权利要求5所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，其特征在于所述的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系具体由以下方法制备得到：

(1)对ITO导电玻璃进行清洗，备用；

(2)将钛酸丁酯与无水乙醇混合，超声振荡使混合均匀，然后加入硝酸银溶液，并加酸调节溶液pH值至3～4，再继续超声振荡；

(3)将步骤(2)中得到的混合液加热至60℃搅拌30min，然后室温下密闭陈化24h以上，得到稳定、均匀、清澈透亮的黄橙色溶胶；

(4)以步骤(1)中清洗干净的ITO导电玻璃作为基底，采用浸渍提拉法从步骤(3)中的溶胶中制备Ag掺杂TiO₂的湿膜，然后进行热处理即得Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO；

(5)将固态聚合物电解质放于两块步骤(4)中制备的Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO之间，用导电粘胶固定，即得所述的光电极Ag掺杂TiO₂薄膜/ITO体系。

8.根据权利要求7所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置，其特征在于：

步骤(1)中所述的清洗具体包括以下步骤：

(1.1)先用添加有洗涤剂的清水在200～650W功率下超声清洗5min；

(1.2)用水冲刷后，再用丙酮在200～650W功率下超声振荡10min；

(1.3)再用乙醇在200～650W功率下超声振荡清洗10min；

(1.4)再用清水在200～650W功率下超声清洗5min，重复3～5次；

步骤(2)中所述的钛酸丁酯和无水乙醇的体积比为1:4～5；步骤(2)中所述的硝酸银溶液的用量满足加入硝酸银溶液后的混合溶液中银离子的质量分数为0.05～0.08％；

步骤(2)中所述的超声振荡均指在200～650W功率下超声5～10min；

步骤(4)中所述的浸渍拉提法的提拉速度为2～6.8mm/s；

步骤(4)中所述的热处理是指将所得湿膜置于马弗炉中，以10～20℃/min的速度升至150℃，保温30min；然后再以10～20℃/min的速度升至500℃保温60min，最后自然冷却至室温。

9.根据权利要求1～8任一项所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置在水果保鲜中的应用。

10.一种实现根据权利要求9所述的基于水果保鲜的光电协同催化反应装置在水果保鲜中的应用的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

将基于水果保鲜的光电协同催化反应装置放置在新鲜水果储藏密闭容器中，室温相对湿度为78％的环境下，当容器里外的温、湿度一致时，将光电极的阴、阳端口引线接入直流稳压电源并打开开关阀以接入外加恒电压，同时打开光源或打开光源和风机，进行水果储藏保鲜。