CN112964823A - 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法 - Google Patents

蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112964823A
CN112964823A CN202110177681.9A CN202110177681A CN112964823A CN 112964823 A CN112964823 A CN 112964823A CN 202110177681 A CN202110177681 A CN 202110177681A CN 112964823 A CN112964823 A CN 112964823A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
concentration
light
composite material
photocatalytic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202110177681.9A
Other languages
English (en)
Inventor
曹雪娟
丁勇杰
杨晓宇
唐伯明
黄铭轩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Jiaotong University
Original Assignee
Chongqing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Jiaotong University filed Critical Chongqing Jiaotong University
Priority to CN202110177681.9A priority Critical patent/CN112964823A/zh
Publication of CN112964823A publication Critical patent/CN112964823A/zh
Priority to CN202110719486.4A priority patent/CN113219123A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/10—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using catalysis

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法以及蓄光辅助光催化复合材料的筛选方法。在蓄光辅助光催化复合材料与污染物达到吸附与脱附平衡之后，打开光源；记录光催化反应器出口污染物的浓度；计算累积通入光催化反应器内的污染物的总浓度，将光催化反应器出口污染物的浓度绘制成曲线，然后计算得到累积剩余浓度，计算得到污染物的累积降解浓度。该方法能够全面评价蓄光辅助光催化复合材料在光照及暗态下对液体或气体污染物的去除效果。

Description

蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法
技术领域
本发明涉及一种蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及蓄光辅助光催化复合材料的筛选方法。
背景技术
蓄光辅助光催化复合材料是指一种可在光照及黑暗条件下均能发挥催化去污作用的光催化复合材料。目前，蓄光辅助光催化复合材料尚处于起步阶段，用于评价该复合材料光催化性能的方法仍是通过对污染物的降解效率进行直接对比。这种方法对以往只能在外加光源存在时发挥催化作用的光催化剂是有效的，但对于暗态下可利用自身光能反应的蓄光辅助光催化复合材料并不合适。因为光催化剂与荧光粉之间同时存在光能竞争和协同作用这种复杂的关系，所以不能确保在光照条件下污染物降解效率高的蓄光辅助光催化复合材料，在暗态条件下降解效率依然较高。此外，对于持续输入型气体污染物而言，降解率随时间变化而不同，因此，某一刻的降解率并不能全面反映蓄光辅助光催化复合材料的光催化性能。
CN105158401A公开了一种小型催化剂活性评价装置，包括催化反应区和反应控制区。催化反应区包括反应区壳体、基底支座、光催化激发光源、曝气头、曝气管、液位计、催化剂投加口、加酸/碱口、进水口、取样口；反应控制区包括开关、光强控制器、温度控制器、磁力搅拌转速控制器、气流计、pH计。通过反应控制区中各控制器的调节，设定催化反应条件；催化剂与模拟评价催化液在曝气气流或磁力搅拌的作用下充分混合成悬浮体系；悬浮体系可根据催化反应的特性，选择暗催化反应或光催化反应。根据模拟评价催化液催化反应的结果，从而有效的评价催化剂的活性并筛选高活性催化剂。上述装置未涉及如何全面反映蓄光辅助光催化复合材料的光催化性能。
CN110568122A公开了一种测试二氧化钛复合材料光催化效果的方法，基于密度泛函理论计算材料的禁带宽度值、探针分子的吸附能量值参数；依据上述参数定性判断材料的光催化等级的方法。上述方法主要基于理论推导，实用性不强；且依然通过对污染物的降解效率进行直接对比评价光催化效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法。该方法建立了蓄光辅助光催化复合材料催化效果评价指标，全面反映蓄光辅助光催化复合材料的光催化性能。
本发明的另一个目的在于提供一种蓄光辅助光催化复合材料的筛选方法。该筛选方法能够综合评价蓄光辅助光催化复合材料在光照及暗态下对污染物的去除效果，从而更加准确地选择性能更好的蓄光辅助光催化复合材料。
一方面，本发明提供一种蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法，包括以下步骤：
a、将蓄光辅助光催化复合材料置于光催化反应器内，控制通入光催化反应器内污染物的流速，使光催化反应器内的污染物浓度维持在某个值M附近；
b、在蓄光辅助光催化复合材料与污染物达到吸附与脱附平衡之后，打开光源；将打开光源时污染物的初始浓度记为C0，随着时间t记录光催化反应器出口污染物的浓度C；
c、假设无外界作用时，光催化反应器内污染物的浓度维持C0不变，则从a时刻至b时刻的时间段内累积通入光催化反应器内的污染物的总浓度为C0×(b-a)；
d、将光催化反应器出口污染物的浓度C绘制成随时间t变化的曲线C(t)，然后通过式(1)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内累积剩余浓度RC：
Figure BDA0002940515180000031
e、通过式(2)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC：
Figure BDA0002940515180000032
根据本发明的检测方法，优选地，还包括如下步骤：
f、通过式(3)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE：
Figure BDA0002940515180000033
根据本发明的检测方法，优选地，还包括如下步骤：
g、通过式(4)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解量SA：
Figure BDA0002940515180000041
式中，V表示光催化反应器的容积。
根据本发明的检测方法，优选地，所述的蓄光辅助光催化复合材料为光催化剂与长余辉荧光粉制成的复合材料。
根据本发明的检测方法，优选地，所述污染物包括气体污染物或液体污染物。
根据本发明的检测方法，优选地，所述气体污染物为持续输入型气体污染物。
根据本发明的检测方法，优选地，蓄光辅助光催化复合材料催化效果为蓄光辅助光催化复合材料对NO的催化效果。
另一方面，本发明提供一种蓄光辅助光催化复合材料的筛选方法，以从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC作为催化效果的指标之一，SC通过式(5)计算得到：
Figure BDA0002940515180000042
式中，C0为打开光源时污染物的初始浓度，a和b表示时刻，C为光催化反应器出口污染物的浓度，t为时间，C(t)表示光催化反应器出口污染物的浓度C绘制成随时间t变化的函数。
根据本发明的筛选方法，优选地，以从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE作为催化效果的指标之一，SE通过式(6)计算得到：
Figure BDA0002940515180000051
或以从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解量SA作为催化效果的指标之一，SA通过式(7)计算得到：
SA＝VtC (7)。
根据本发明的筛选方法，优选地，所述的蓄光辅助光催化复合材料为光催化剂与长余辉荧光粉制成的复合材料，催化效果为蓄光辅助光催化复合材料对NO的催化效果。
本发明综合评价蓄光辅助光催化复合材料在光照及暗态下对污染物的去除效果，因而能够更加准确地选择性能更好的蓄光辅助光催化复合材料。本发明特别适用于对持续输入型气体污染物去除效果的评价。
附图说明
图1为气体污染物的累积降解浓度解析图。
图2为不同蓄光辅助光催化复合材料在光照及暗态下不同时刻的NO去除效率图。
图3为不同蓄光辅助光催化复合材料在光照及暗态下NO浓度随时间变化的曲线。阴影部分面积为B的累积降解浓度Sc。
图4为不同蓄光辅助光催化复合材料的累积降解浓度Sc。
其中，A表示纯g-C3N4；B表示g-C3N4与Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)的重量比为0.0318；C表示g-C3N4与Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)的重量比为0.0276；D表示g-C3N4与Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)的重量比为0.0414。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详述。
蓄光辅助光催化复合材料是一种在光源停止激发后依然可以不间断的进行催化反应的材料，主要由长余辉材料和光催化剂两部分组成，通过复合、原位生长等方式进行组装。长余辉材料是一种具有储光-发光特性的功能型材料，即停止光激发后，材料发射波长大于激发光波长的磷光。将长余辉材料与光催化剂复合制备蓄光辅助光催化复合材料，能延长光催化剂在暗态下的反应活性。例如，将长余辉材料与光催化剂TiO2复合，所形成的复合材料不仅能在可见光下保持光催化活性，且在无光照的情况下仍具有一定光催化活性。光照时，复合材料中的长余辉材料可以吸收光能并储存起来，在无光照(暗态)的时候释放光能。当长余辉材料发射光的波长小于TiO2光催化剂最大吸收波长时，长余辉材料就可以充当TiO2光催化剂的光源，从而使TiO2光催化剂继续保持光催化活性。因此，复合材料在无光照的条件下也具有光催化活性。然而，现有方法均无法全面评价蓄光辅助光催化复合材料在光照及暗态下对气体或液体污染物的催化性能。本发明正是基于上述问题而提出。
蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法
本发明提供一种蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法。该检测方法建立了蓄光辅助光催化复合材料催化效果评价指标。本发明的蓄光辅助光催化复合材料为光催化剂与长余辉荧光粉制成的复合材料，包括但不局限于g-C3N4/Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)、TiO2/CaAl2O4:(Eu,Nd)等复合材料。
本发明的方法适用于液体或气体污染物。污染物包括气体污染物或液体污染物，优选为持续输入型气体污染物，更优选为室内持续输入型气体污染物。污染物的实例包括但不限于CO、CO2、SO2、NO、N2O5、NO2、CH4、染料、罗丹明B、甲基橙和亚甲基蓝中的一种或多种，优选为NO。将污染物浓度维持在某个值M附近。这个数值并不做具体的限定，例如550ppb、1000ppb或200ppb均可。ppb为浓度单位，为本领域熟知的。
根据本发明的一个实施方式，蓄光辅助光催化复合材料催化效果为蓄光辅助光催化复合材料对NO的催化效果。
本发明的检测方法主要包括如下步骤：将污染物通入放置有蓄光辅助光催化复合材料的光催化反应器；调节蓄光辅助光催化复合材料与污染物达到吸附与脱附平衡，调节光源，记录光催化反应器出口污染物的浓度；计算累积通入光催化反应器内污染物的总浓度；计算累积剩余浓度RC；计算累积降解浓度SC。在某些实施例中，本发明的检测方法还包括如下步骤：计算累积污染物降解效率SE。在另一些实施例中，本发明的检测方法还包括如下步骤：计算累积污染物降解量SA。在再一些实施例中，本发明的检测方法还包括如下步骤：计算累积污染物降解效率SE和累积污染物降解量SA。这样可以更加全面地评价蓄光辅助光催化复合材料催化效果。下面进行详细介绍。
将污染物通入放置有蓄光辅助光催化复合材料的光催化反应器。在某些实施方案中，将蓄光辅助光催化复合材料置于光催化反应器内，控制通入光催化反应器内污染物的流速，使光催化反应器内的污染物浓度维持在某个值M附近。
根据本发明的一个实施方式，在光催化降解气体污染物的室内试验中，将蓄光辅助光催化复合材料置于光催化反应器内，采用质量流量计控制气体污染物的流速，使光催化反应器内的气体污染物浓度维持在M＝550ppb附近。
调节蓄光辅助光催化复合材料与污染物达到吸附与脱附平衡，调节光源，记录光催化反应器出口污染物的浓度。在某些实施方案中，在蓄光辅助光催化复合材料与污染物达到吸附与脱附平衡之后，打开光源；将打开光源时污染物的初始浓度记为C0，随着时间t记录光催化反应器出口污染物的浓度C。光源没有特别限定，可以是本领域已知的那些。记录可以通过电脑自动连续记录或者每一个固定间隔手动记录。污染物的浓度的单位可以为ppb或ppm等，只要统一即可。时间t的单位可以为小时、分钟或秒等，只要统一即可。
根据本发明的一个实施方式，当蓄光辅助光催化复合材料(例如g-C3N4/Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy))与气体污染物(例如NO)达到吸附与脱附平衡时，打开光源，将打开光源时气体污染物的初始浓度记为C0，气体污染物以一定流速持续不断地通入光催化反应器内，随着时间t记录光催化反应器出口气体污染物的浓度C。
根据污染物的初始浓度C0，计算累积通入光催化反应器内污染物的总浓度。假设无外界作用时，光催化反应器内污染物的浓度维持C0不变，则从a时刻至b时刻的时间段内累积通入光催化反应器内的污染物的总浓度为C0×(b-a)。a时刻可以为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻可以在关闭光源之前(含关闭光源的时刻)或关闭光源之后(不含关闭光源的时刻)。优选地，a时刻为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻在关闭光源之后。这样可以更好地体现本发明的优势。现有技术通常没有考虑关闭光源之后的光催化性能。
根据本发明的一个实施方式，假设无外界作用时，光催化反应器内气体污染物(例如NO)的浓度维持C0不变，则从a时刻至b时刻的时间段内累积通入光催化反应器内的气体污染物的总浓度为C0×(b-a)。
采用积分法计算累积剩余浓度RC。将光催化反应器出口污染物的浓度C绘制成随时间t变化的曲线C(t)，然后通过式(1)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内累积剩余浓度RC：
Figure BDA0002940515180000091
式中，Rc表示累积剩余浓度，单位由其他变量换算得到。∫表示积分函数。a和b表示某个时刻，为t的取值范围，与t的单位一致。C表示光催化反应器出口污染物的浓度，单位不限制；t表示时间，单位不限制。a时刻为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻可以在关闭光源之前或关闭光源之后。优选地，a时刻为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻在关闭光源之后。这样可以更好地体现本发明的优势。现有技术通常没有考虑关闭光源之后的光催化性能。
根据本发明的一个具体实施方式，将光催化反应器出口气体污染物(例如NO)的浓度C绘制成随时间t变化的曲线C(t)，对该曲线积分，得累积剩余气体浓度RC，如式(1)所示。
根据从a时刻至b时刻的时间段内累积通入光催化反应器内的气体污染物的总浓度为C0×(b-a)和累积剩余气体浓度Rc计算累积降解浓度SC。通过式(2)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC：
Figure BDA0002940515180000101
式中，SC表示污染物的累积降解浓度，单位由其他变量换算得到。C0×(b-a)表示从a时刻至b时刻的时间段内累积通入光催化反应器内的污染物的总浓度；Rc表示累积剩余浓度。a时刻可以为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻可以在关闭光源之前(含关闭光源的时刻)或关闭光源之后(不含关闭光源的时刻)。优选地，a时刻为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻在关闭光源之后。这样可以更好地体现本发明的优势。现有技术通常没有考虑关闭光源之后的光催化性能。
如图1所示，阴影部分面积即为从a时刻至b时刻的时间段内气体污染物(例如NO)的累积降解浓度SC。
根据从a时刻至b时刻的时间段内累积降解浓度SC和污染物的初始浓度C0计算累积污染物降解效率SE。在某些实施例中，通过式(3)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE：
Figure BDA0002940515180000111
式中，SE表示污染物的累积污染物降解效率，单位为百分比(％)。∫表示积分函数。η(t)表示污染物降解效率随时间t变化的函数。a和b表示某个时刻，为t的取值范围，与t的单位一致。C0表示污染物的初始浓度，单位不限制；C表示光催化反应器出口污染物的浓度，单位不限制；t表示时间，单位不限制。SC表示污染物的累积降解浓度，单位由其他变量换算得到。a时刻可以为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻可以在关闭光源之前(含关闭光源的时刻)或关闭光源之后(不含关闭光源的时刻)。优选地，a时刻为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻在关闭光源之后。这样可以更好地体现本发明的优势。现有技术通常没有考虑关闭光源之后的光催化性能。
根据从a时刻至b时刻的时间段内累积降解浓度SC和光催化反应器的容积V计算累积污染物降解量SA。通过式(4)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解量SA：
Figure BDA0002940515180000121
式中，SA表示污染物的累积污染物降解量，单位由其他变量换算得到。a和b表示某个时刻，为t的取值范围，与t的单位一致。C0表示污染物的初始浓度，单位不限制；C表示光催化反应器出口污染物的浓度，单位不限制；t表示时间，单位不限制。SC表示污染物的累积降解浓度，单位由其他变量换算得到。V表示光催化反应器的容积。a时刻可以为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻可以在关闭光源之前(含关闭光源的时刻)或关闭光源之后(不含关闭光源的时刻)。优选地，a时刻为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻在关闭光源之后。这样可以更好地体现本发明的优势。现有技术通常没有考虑关闭光源之后的光催化性能。
蓄光辅助光催化复合材料的筛选方法
本发明提供一种蓄光辅助光催化复合材料的筛选方法。该方法选择特定的指标，从而使得筛选更加准确。本发明的蓄光辅助光催化复合材料为光催化剂与长余辉荧光粉制成的复合材料，包括但不局限于g-C3N4/Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)、TiO2/CaAl2O4:(Eu,Nd)等复合材料。上述特定的指标选自从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC，从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE或者从a时刻至b时刻的时间段内累积污染物降解量SA中的一种或多种。在某些实施方案中，上述特定的指标为从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC。在另一些实施方案中，上述特定的指标为从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE。在再一些实施方案中，上述特定的指标选自从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC和从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE。
a时刻可以为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻可以在关闭光源之前(含关闭光源的时刻)或关闭光源之后(不含关闭光源的时刻)。优选地，a时刻为打开光源的时刻或打开光源之后，b时刻在关闭光源之后。这样可以更好地体现本发明的优势。现有技术通常没有考虑关闭光源之后的光催化性能。
从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解量SA通过式(4)计算得到：
Figure BDA0002940515180000131
式中，SA表示污染物的累积污染物降解量，单位由其他变量换算得到。a和b表示某个时刻，为t的取值范围，与t的单位一致。C0表示污染物的初始浓度，单位不限制；C表示光催化反应器出口污染物的浓度，单位不限制；t表示时间，单位不限制。SC表示污染物的累积降解浓度，单位由其他变量换算得到。V表示光催化反应器的容积。
从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC通过式(5)计算得到：
Figure BDA0002940515180000132
式中，C0为打开光源时污染物的初始浓度，a和b表示时刻，C为光催化反应器出口污染物的浓度，t为时间，C(t)表示光催化反应器出口污染物的浓度C绘制成随时间t变化的函数。
从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE通过式(6)计算得到：
Figure BDA0002940515180000141
根据本发明的一个实施方式，所述的蓄光辅助光催化复合材料为g-C3N4/Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)，催化效果为蓄光辅助光催化复合材料对NO的催化效果。
本发明的上述特定的指标可以通过前述检测方法获得，这里不再赘述。
本发明的方法适用于液体或气体污染物。污染物包括气体污染物或液体污染物，优选为持续输入型气体污染物，更优选为室内持续输入型气体污染物。污染物的实例包括但不限于CO、CO2、SO2、NO、N2O5、NO2、CH4、染料、罗丹明B、甲基橙和亚甲基蓝中的一种或多种，优选为NO。将污染物浓度维持在某个值M附近。这个数值并不做具体的限定，例如550ppb、1000ppb或200ppb均可。ppb为浓度单位，为本领域熟知的。
下面对实验条件及过程进行详细描述。
以长余辉材料Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)与光催化剂g-C3N4复合的蓄光辅助光催化复合材料g-C3N4/Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)为研究对象，并采用本发明提出的累积降解浓度SC，评价光照及暗态下对NO的综合催化效果，验证本发明的可靠性。
本试验选用250W金属卤化物灯作为光源，保持试验环境温度为20℃，相对湿度为50％。实验样品为不同配比的g-C3N4/Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)蓄光辅助光催化复合材料及纯的g-C3N4。实验样品A表示纯g-C3N4；实验样品B表示g-C3N4与Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)的重量比为0.0318；实验样品C表示g-C3N4与Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)的重量比为0.0276；实验样品D表示g-C3N4与Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)的重量比为0.0414。
比较例
将实验样品A～D分别置于光催化反应器内，调节控制空气、NO气体流速的质量流量计，待反应器内NO浓度稳定在550ppb左右时，打开光源照射30min，实现光催化去除NO的基本稳定状态。之后，关闭光源，在黑暗条件下继续监测140min内NO的浓度变化。试验中NO浓度均由与反应器相连的Thermo氮氧化物分析仪监测获得。
NO去除效率η可由下式计算而得：
Figure BDA0002940515180000151
其中，C0为NO初始浓度；C为NO实时监测浓度。
实验结果显示，图2在光照下NO的去除效率由大到小为：实验样品C>实验样品D>实验样品A>实验样品B。关闭光源后，由于暗态下实验样品A没有内部光源的激发，因此很快失去反应活性，在关闭光源20min左右，反应器内的NO浓度恢复至初始状态。
实验样品B～D含有长余辉材料Sr2MgSi2O7:(Eu,Dy)，在关闭光源后仍能维持一定的光催化活性。暗态下稳定后的NO去除效率由大到小为：实验样品B>实验样品D>实验样品C。这与光照下实验样品的NO去除效率变化规律并不相同。光照下NO去除率最高的实验样品C在暗态下NO去除率却最低，光照下NO去除率最低的实验样品B在暗态下NO去除率最高。由此可见，在评价不同样品的综合去除NO效果时，难以仅通过NO去除率准确描述。
实施例
将实验样品A～D分别置于光催化反应器内，调节控制空气、NO气体流速的质量流量计，待反应器内NO浓度稳定在M＝550ppb左右时，将打开光源时污染物的初始浓度记为C0。光源照射30min，实现光催化去除NO的基本稳定状态；之后，关闭光源，在黑暗条件下继续监测140min内NO的浓度变化(随着时间t记录光催化反应器出口污染物的浓度C)。试验中NO浓度均由与反应器相连的Thermo氮氧化物分析仪监测获得。
假设无外界作用时，光催化反应器内污染物的浓度维持C0不变，则从a时刻至b时刻的时间段内累积通入光催化反应器内的污染物的总浓度为C0×(b-a)。a时刻为打开光源的时刻，b时刻为关闭光源之后140min。
将光催化反应器出口污染物的浓度C绘制成随时间t变化的曲线C(t)，然后通过式(1)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内累积剩余浓度RC：
Figure BDA0002940515180000161
通过式(2)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC：
Figure BDA0002940515180000171
实验结果如图3和图4所示。光照30min及暗态140min内，实验样品C的累积降解浓度Sc最高，综合去除效果最好；实验样品D的累积降解浓度Sc较高，综合去除效果也较好。虽然实验样品A在暗态下不能持续去除NO，但由于其光照下NO去除效率较高，远大于实验样品B，因此光照及暗态下的综合NO去除效果比实验样品B好。由此可见，本发明可以全面地评价蓄光辅助光催化复合材料在光照及暗态下对气体污染物的综合降解效果，具有重要的应用价值。
此外，通过式(3)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE：
Figure BDA0002940515180000172
再有，通过式(4)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解量SA：
Figure BDA0002940515180000173
式中，V表示光催化反应器的容积。
SE和SA也可以用于评价蓄光辅助光催化复合材料在光照及暗态下对气体污染物的综合降解效果。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，本领域的技术人员将会理解，在本发明所揭露的技术范围内，可以对本发明进行各项修改、替换和改变。因此本发明不应由上述事例来限定，而应以权利要求书的保护范围来限定。

Claims (10)

1.一种蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将蓄光辅助光催化复合材料置于光催化反应器内，控制通入光催化反应器内污染物的流速，使光催化反应器内的污染物浓度维持在某个值M附近；
b、在蓄光辅助光催化复合材料与污染物达到吸附与脱附平衡之后，打开光源；将打开光源时污染物的初始浓度记为C0，随着时间t记录光催化反应器出口污染物的浓度C；
c、假设无外界作用时，光催化反应器内污染物的浓度维持C0不变，则从a时刻至b时刻的时间段内累积通入光催化反应器内的污染物的总浓度为C0×(b-a)；
d、将光催化反应器出口污染物的浓度C绘制成随时间t变化的曲线C(t)，然后通过式(1)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内累积剩余浓度RC：
Figure FDA0002940515170000011
e、通过式(2)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC：
Figure FDA0002940515170000012
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
f、通过式(3)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE：
Figure FDA0002940515170000021
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
g、通过式(4)计算得到从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解量SA：
Figure FDA0002940515170000022
式中，V表示光催化反应器的容积。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述的蓄光辅助光催化复合材料为光催化剂与长余辉荧光粉制成的复合材料。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述污染物包括气体污染物或液体污染物。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述气体污染物为持续输入型气体污染物。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，蓄光辅助光催化复合材料催化效果为蓄光辅助光催化复合材料对NO的催化效果。
8.一种蓄光辅助光催化复合材料的筛选方法，其特征在于，以从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积降解浓度SC作为催化效果的指标之一，SC通过式(5)计算得到：
Figure FDA0002940515170000023
式中，C0为打开光源时污染物的初始浓度，a和b表示时刻，C为光催化反应器出口污染物的浓度，t为时间，C(t)表示光催化反应器出口污染物的浓度C绘制成随时间t变化的函数。
9.根据权利要求8所述的筛选方法，其特征在于，以从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解效率SE作为催化效果的指标之一，SE通过式(6)计算得到：
Figure FDA0002940515170000031
或以从a时刻至b时刻的时间段内污染物的累积污染物降解量SA作为催化效果的指标之一，SA通过式(7)计算得到：
SA＝V tC (7)。
10.根据权利要求8所述的筛选方法，其特征在于，所述的蓄光辅助光催化复合材料为光催化剂与长余辉荧光粉制成的复合材料，催化效果为蓄光辅助光催化复合材料对NO的催化效果。
CN202110177681.9A 2021-02-09 2021-02-09 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法 Withdrawn CN112964823A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110177681.9A CN112964823A (zh) 2021-02-09 2021-02-09 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法
CN202110719486.4A CN113219123A (zh) 2021-02-09 2021-06-28 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110177681.9A CN112964823A (zh) 2021-02-09 2021-02-09 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112964823A true CN112964823A (zh) 2021-06-15

Family

ID=76284496

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110177681.9A Withdrawn CN112964823A (zh) 2021-02-09 2021-02-09 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法
CN202110719486.4A Pending CN113219123A (zh) 2021-02-09 2021-06-28 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110719486.4A Pending CN113219123A (zh) 2021-02-09 2021-06-28 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN112964823A (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4172376B2 (ja) * 2003-11-10 2008-10-29 ヤマハ株式会社 エチレンオキサイドの分解処理方法および分解処理装置
CN102854100B (zh) * 2012-10-10 2014-06-04 重庆交通大学 一种基于图像灰度的细沙沉速检测方法
CN106018312A (zh) * 2016-05-24 2016-10-12 南昌工程学院 一种污染土壤中总石油烃的检测方法
CN106824167B (zh) * 2017-01-20 2019-10-01 武汉科技大学 五钒酸三钾光催化剂和钒酸铋/五钒酸三钾复合光催化剂及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113219123A (zh) 2021-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7928033B2 (en) Catalyst for reducing mercury, a mercury conversion unit, and an apparatus for measuring total mercury in combustion exhaust gas by using the same
Gerbig et al. Fast response resonance fluorescence CO measurements aboard the C‐130: Instrument characterization and measurements made during North Atlantic Regional Experiment 1993
Kang et al. Hourly measurements of fine particulate sulfate and carbon aerosols at the Harvard–US Environmental Protection Agency Supersite in Boston
Cox et al. Absorption cross section and kinetics of iodine monoxide (IO) in the photolysis of methyl iodide in the presence of ozone
CN110987911A (zh) 基于化学发光法的臭氧分析方法及臭氧分析仪
Friebel et al. Impact of isolated atmospheric aging processes on the cloud condensation nuclei activation of soot particles
CN112964823A (zh) 蓄光辅助光催化复合材料催化效果的检测方法及筛选方法
US20020137228A1 (en) Chemiluminescent gas analyzer
EP0014913B1 (en) A method of fluorscent analysis of so2 and an associated analyzer
CN212111147U (zh) 基于化学发光法的臭氧分析仪
Blythe et al. Bench-scale kinetics study of mercury reactions in FGD liquors
JP2812745B2 (ja) アンモニアの化学的発光定量法及びその定量装置
Sumner et al. Environmental chamber studies of mercury reactions in the atmosphere
Qualls Dissolved organic matter
Possanzini et al. Annular denuder method for determination of H2O2 in the ambient atmosphere
JP6179934B2 (ja) オゾン含有ガス中のＮＯｘガス検出方法およびその装置
US4024400A (en) Monitoring metals concentration in fluid streams
Daud et al. Assessment of atmospheric pollution level using Asclepias procera leaves as biomonitor
JP2007033165A (ja) アンモニア検知剤、アンモニア検知手段、その製造方法およびこれを用いた分析装置
CN111982610A (zh) 利用化学分光光度法的气体中氨在线连续检测装置
Kenagy et al. Can we achieve atmospheric chemical environments in the laboratory? An integrated model-measurement approach to chamber SOA studies
Kobara et al. Effect of relative humidity on aerosol generation through experiments at low concentrations of gaseous nitric acid and ammonia
JP2005274483A (ja) パルス式流通型光触媒評価装置および評価方法
JPH05504835A (ja) 硫黄含有および非硫黄含有化合物の同時測定方法およびその装置
CN114207413B (zh) 用于在水中定量可溶气体污染物的微流体分析方法和设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210615

WW01 Invention patent application withdrawn after publication