CN116139933A - 具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置 - Google Patents
具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116139933A CN116139933A CN202310438301.1A CN202310438301A CN116139933A CN 116139933 A CN116139933 A CN 116139933A CN 202310438301 A CN202310438301 A CN 202310438301A CN 116139933 A CN116139933 A CN 116139933A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanofiber membrane
- visible light
- ethylene
- nanofiber
- fan
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 151
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 125
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims description 20
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 41
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 claims abstract description 28
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 54
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 49
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 12
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 230000005070 ripening Effects 0.000 claims description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 5
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 31
- 241000234295 Musa Species 0.000 description 24
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 19
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 16
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 235000018290 Musa x paradisiaca Nutrition 0.000 description 13
- 235000021015 bananas Nutrition 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 206010027146 Melanoderma Diseases 0.000 description 4
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 4
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 3
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 230000004345 fruit ripening Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 3
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- SHDPRTQPPWIEJG-UHFFFAOYSA-N 1-methylcyclopropene Chemical compound CC1=CC1 SHDPRTQPPWIEJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 2
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 2
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- FTXJFNVGIDRLEM-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FTXJFNVGIDRLEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000003375 plant hormone Substances 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
- A23B7/00—Preservation or chemical ripening of fruit or vegetables
- A23B7/14—Preserving or ripening with chemicals not covered by groups A23B7/08 or A23B7/10
- A23B7/144—Preserving or ripening with chemicals not covered by groups A23B7/08 or A23B7/10 in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
- A23B7/152—Preserving or ripening with chemicals not covered by groups A23B7/08 or A23B7/10 in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor in a controlled atmosphere comprising other gases in addition to CO2, N2, O2 or H2O ; Elimination of such other gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/007—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by irradiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
- B01J31/069—Hybrid organic-inorganic polymers, e.g. silica derivatized with organic groups
-
- B01J35/39—
-
- B01J35/40—
-
- B01J35/59—
-
- B01J35/613—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/702—Hydrocarbons
- B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
- B01D2259/802—Visible light
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于果蔬保鲜技术领域，具体涉及具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置。本发明提供的催化装置包括纳米纤维膜和空气循环模块；其中纳米纤维膜由静电纺丝技术制成，具有可见光照射下光催化降解乙烯的能力；空气循环模块由小功率风扇及通风管道组成，风扇位于管道一端，具有光催化能力的纳米纤维膜覆盖于管道与风扇相对的一端。纳米纤维膜比表面积大、孔隙率高，通过空气循环模块加速气体分子与纳米膜的碰撞几率，有效提高乙烯催化降解效率，延缓果蔬采后成熟。
Description
技术领域
本发明属于果蔬保鲜技术领域，具体涉及具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置；所述可见光催化装置可重复使用且能够延缓果蔬采后成熟。
背景技术
乙烯是一种内源性植物激素，它在果蔬中起到成熟剂的积极作用，促进色素、香气和风味的积累；但在果蔬收获后的运输和储存过程中，乙烯会促进果蔬过度成熟甚至腐烂。因此，清除乙烯是维持易腐果蔬质量和延长货架期的重要方法。
目前市场上乙烯控制主要采用乙烯抑制剂——1-MCP，而1-MCP会导致果实生理紊乱，出现果蔬不能很快成熟或者成熟不均的现象，影响果蔬风味和食用。而近年来实验室中对于乙烯控制除了乙烯抑制剂外，还有强氧化剂、吸附等方法，然而这些方法各自有其缺点。强氧化剂浓度过高对人体有伤害，并且会破坏果蔬表面组织；吸附剂对于乙烯的吸附能力有限，并且存在乙烯脱附问题。
光催化氧化作为一种新兴的环境友好技术，已经被应用于降解乙烯以延长果蔬货架期的研究中。然而光催化氧化降解乙烯的研究大多采用紫外光作为光源，设备复杂且能耗高，并且光催化效率十分有限，不具备实际应用的条件。并且目前的研究中光催化氧化效率不高，对乙烯的清除效率有限，这些缺点大大限制了光催化氧化在果蔬保鲜方面的实际应用。 一个完整的光催化过程包括光吸收、传质和光催化反应。目前，研究较多的是针对光的吸收和光催化反应。而传质是催化反应中一个非常重要的过程，在反应过程中，反应物必须从溶液或气相中向催化剂表面传输，进而与催化剂发生反应。在溶液中，通常可以通过超声波、微波、搅拌等外部机制增加传质速率。而对于气相中发生的光催化反应，缺乏提高传质过程的有效方法。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置，本发明提供的催化装置由一种具有可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜和空气循环模块构成。通过控制纺丝条件，制备了直径在100~200nm的具有可见光催化降解乙烯能力的超细纳米纤维膜。纤维直径越小，比表面积越大，光催化剂与反应物的接触面积较大，从而提高了催化反应效率；同时，纤维直径小，单位面积内交叠多层纤维，具有较高的孔隙率，有利于反应物和产物的扩散，降低传质阻力。进一步地，将纳米纤维膜覆盖于空气循环模块上，通过风扇与风道的合理设计，强化气相光催化反应的传质过程，进一步提高光催化反应效率。
本发明的技术方案：
一种具有可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜，所述纳米纤维膜采用静电纺丝法制得，且所述纳米纤维膜在可见光照射下实现光催化降解乙烯；
所述纳米纤维膜为改性TiO2纳米纤维膜，所述改性TiO2纳米纤维膜通过掺杂粒子的方法降低TiO2能带隙，进而实现可见光催化降解乙烯的能力；或者在所述纳米纤维膜上负载具有可见光催化降解乙烯能力的纳米粒子；
所述改性TiO2纳米纤维膜中的所述掺杂粒子包括：银纳米粒子、钴纳米粒子、锌纳米粒子、氧化锌纳米粒子中的一种；
在所述纳米纤维膜上负载的所述具有可见光催化降解乙烯的纳米粒子包括：石墨相氮化碳纳米粒子、氧化石墨烯纳米粒子、氮化氧化石墨烯纳米粒子中的一种；
所述纳米纤维膜的直径为100~200nm，100 Pa恒定压力差下空气透过所述纳米纤维膜的速率大于200 mm/s；所述纳米纤维膜的拉伸强度为50-150MPa。
进一步地，所述纳米纤维膜的孔隙率大于90%；所述纳米纤维膜的比表面积为10-20 m2/g。
其中，本发明是通过控制纺丝电压、纺丝温度纺丝时间等参数拉细纤维，控制其平均直径为100~200nm。通过控制纺丝时间控制膜厚，最终使得纳米纤维膜直径为100~200nm，100 Pa恒定压力差下空气透过所述纳米纤维膜的速率大于200 mm/s；所述纳米纤维膜的拉伸强度为50-150MPa。
进一步地，所述改性TiO2纳米纤维膜的制备方法如下：
配置体积浓度在15%~20%的钛酸四丁酯的纺丝溶液，向纺丝溶液中掺杂银纳米粒子、钴纳米粒子、锌纳米粒子、氧化锌（ZnO）纳米粒子中的一种，以降低TiO2能带隙，将含有掺杂粒子的纺丝溶液搅拌均匀后转移到静电纺丝机的注射器中，进行静电纺丝；控制高压电场电压与溶液的流速，使得针头尖端的液滴变成锥形（泰勒锥），当外加电场达到临界值，静电排斥力克服表面张力，带电射流从泰勒锥顶点喷射出来，沉积在接收装置上，制得纳米纤维膜，制得所述改性TiO2纳米纤维膜；
其中，控制静电纺丝的电压为50~70 kV，纺丝溶液的流量为0.08mm/min，接收距离为15~18cm，温度为25~28℃，湿度为25~30%，纺丝时间为3min，接收基材为无纺布；其中，接收距离是指在静电纺丝过程中，纤维线从发射端到接收端的距离；在本发明中采用无纺布作为接收纳米纤维的接收基材。
为了得到成膜效果最佳的纳米纤维膜，本发明探究不同纺丝温度、纺丝电压对纳米粒子在聚乳酸（PLA）体系中纺制纳米纤维膜成膜效果的影响。结果发现，当纺丝温度在20℃以下时，纺丝液粘度较高，挥发程度较低，接收装置上纳米纤维主要为液滴，粘连严重，无法成膜；当纺丝温度高于60℃时，溶液挥发过快，观察到微观上纳米纤维直径较小，但其排列无序，厚度不均，且纤维断裂面很多；当纺丝温度在30~40℃时，纺丝液粘度适宜，且纳米纤维排列有序、粗细均匀、断裂面较少。同时，当纺丝电压为18~35kV时，纳米纤维排列杂乱且半径过大，无法维持纳米级；而纺丝电压在50~70kV时，纳米纤维成型状态较好且排列紧密。故本发明最终采用25~28℃、50~70kV作为纺丝的温度及电压条件。
为了得到透气性效果最佳的纳米纤维膜，本发明探究了不同接受距离对纳米粒子在聚乳酸（PLA）体系中纺制纳米纤维膜透气性的影响。本发明设计了系列距离梯度，在其他条件均相同的情况下，分别在15cm、18cm的接收距离下纺丝3min；结果发现，15cm接收距离下纳米纤维直径为0.3~1μm，空气透过速率在150mm/s左右，而18cm的接收距离下纳米纤维直径小于200nm，空气透过速率大于200mm/s。因此本发明最终采用18cm作为纺丝的接收距离。
为了得到最佳纺丝时间，本发明设计了系列时间梯度，在其他条件均相同的情况下，对纺丝液进行0.5min、1min、3min、5min纺丝，对照不同纺丝时间下纳米纤维膜的性能；通过空气阻力测试，得到纺丝时间为3min时，纳米纤维膜的透气性最好的结果。
进一步地，负载具有可见光催化降解乙烯能力的纳米粒子的纳米纤维膜的制备方法为：
向10%的 PLA纺丝溶液中加入石墨相氮化碳（g-C3N4）纳米粒子、氧化石墨烯（GO）纳米粒子、氮化氧化石墨烯（NG）纳米粒子中的一种，纳米粒子直径控制在100nm以内，控制纺丝溶液中纳米粒子质量分数在10%~15%，通过静电纺丝制得纳米纤维膜；
其中，控制静电纺丝的电压为50~70 kV，纺丝溶液的流量为0.08mm/min，接收距离为18cm，温度为25~28℃，湿度为25~30%，接收基材为无纺布。
一种可重复使用的延缓果蔬采后成熟的可见光催化装置，所述可见光催化装置包括上述具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜以及空气循环模块；
所述空气循环模块包括风扇及通风管道；
在所述通风管道的一端设置所述风扇，在所述通风管道的另一端覆盖设置具可见光催化降解乙烯能力的所述纳米纤维膜；风扇开启后，环境空气在200~350mm/s范围内高通量通过纳米纤维膜，实现对于乙烯的高效光催化降解。
具体地，通风管道直径大于风扇直径1cm左右，风扇设置于管道内一端；
进一步地，所述风扇为3~5w小功率风扇；
所述小功率风扇供电方式包括蓄电池、太阳能、交流电的一种或多种。
进一步地，所述纳米纤维膜和所述通风管道之间紧密贴合设置，以确保空气经由纳米纤维膜循环；
进一步地，所述纳米纤维膜的直径为100~200nm，100 Pa恒定压力差下空气透过所述纳米纤维膜的速率大于200 mm/s；所述纳米纤维膜的拉伸强度为50-150MPa；所述纳米纤维膜的孔隙率大于90%；所述纳米纤维膜的比表面积为10-20 m2/g。
进一步地，所述空气循环模块的通风方向为从风扇一端沿着通风管道向纳米纤维膜通风或从纳米纤维膜方向进风沿着通风管道向风扇方向排风。
进一步地，将所述可见光催化装置置于果蔬所处的封闭空间，通过所述可见光催化装置控制气流高效穿过所述纳米纤维膜，提高光催化反应的传质效率，降解果蔬产生的乙烯，延缓果蔬采后成熟。
本发明的技术原理：
（1）采用纳米纤维提高催化效率的原理：本发明通过控制静电纺丝法的条件，通过优选纺丝液浓度、纺丝电压及纺丝距离等条件，得到了直径小于200 nm、表面积体积比大（10-20 m2/g）、孔隙率高（大于90%）的纳米纤维薄膜，为可见光催化降解乙烯的纳米粒子提供更多地活性位点，从而提高纳米粒子的催化效率。通过将光催化降解乙烯的纳米粒子加入纺丝原液中，混合均匀分散粒子，再进行静电纺丝的方法，得到具有可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维；该纳米纤维上的可见光催化降解乙烯的纳米粒子分散性好、粒径小、比表面积大，催化效率高。
（2）本发明提供的可见光催化装置可以提高催化效率的原理：本发明提供的可见光催化装置，光催化降解乙烯的反应过程为气固相表面光催化反应，该反应过程包括传质过程和光催化反应过程，其中传质过程由纳米纤维膜表面与空气中乙烯浓度之间的浓度差造成的。当空气流速较低时，该光催化反应由传质过程控制，催化反应速率随流速的增加而增加。本发明提供的可见光催化装置，提高了空气对流循环速度，使得空气中的乙烯与具有可见光催化能力的纳米活性粒子碰撞几率加快，提高纳米纤维膜的可见光催化效率；其中所采用的所述纳米纤维膜的直径为100~200nm，100 Pa恒定压力差下空气透过所述纳米纤维膜的速率大于200 mm/s；所述纳米纤维膜的拉伸强度为50-150MPa。在本发明中，所述纳米纤维膜的空气透过速率参数以及强度参数都是需要严格控制的指标，如果空气透过速率低于200 mm/s，则会导致空气对流循环速度比较慢，不能有效提高催化效率；并且因为可见光催化装置中采用了小功率风扇，使环境空气高通量通过纳米纤维膜，也需要纳米纤维膜的强度符合条件，如果强度低于上述指标，会导致纤维膜破裂。
有益技术效果：
（1）本发明采用静电纺丝技术制备纳米纤维膜，由于纳米纤维直径较小，具有比表面积大、孔隙率高的特点，因而能够大大提高光催化氧化反应的效率；本发明提供的纳米纤维膜将纳米纤维技术与新型半导体材料结合，使乙烯可以在可见光范围内进行降解，以延长果蔬的货架期。
（2）本发明还利用纳米纤维膜直径小而产生的孔隙率高的特点，提供一种能够控制气流高效穿过纳米纤维膜的可见光催化装置，大大提高气相光催化反应的传质效率，进一步提高对乙烯的催化氧化效率，从而减缓乙烯催熟果蔬的速度，做到室温保鲜的效果。该装置不仅有望解决果蔬采后易腐烂的问题，同时可见光的催化条件更加贴近日常果蔬保存的环境，提高了实验成果的实用性，更加便利人们的生活。
（3）此外，本发明提供的可见光催化装置绿色、安全、可重复使用，也符合“双碳”目标的发展要求。在未来，相信这一成果在会有更为广泛的应用，为人民生活提供方便，为经济和社会的发展做出贡献。 （4）本发明采用光催化的新兴环境友好技术，材料来源更加环保，且具有重复使用的能力，更安全环保。因杀菌剂具有毒性，且社会对食品安全的关注度逐渐增高，故而选取一种无毒无公害的绿色保鲜产品就更有前景。本发明提供的纳米纤维保鲜膜的制备和应用，可以有效推动“绿色”包装产业的发展，相对减缓能源紧缺带来的危害。
附图说明
图1为实施例1中制得的TiO2-Ag纳米颗粒的分散性分析。
图2为实施例1中制得的TiO2-Ag纳米颗粒的表面结构分析。
图3为实施例2中制得的TiO2纳米纤维膜的表面结构分析。
图4a为香蕉在可见光，有可见光催化装置条件下腐烂指数随储存天数的变化分析。
图4b为香蕉在可见光，无可见光催化装置条件下腐烂指数随储存天数的变化分析。
图5a为本发明实施例1中TiO2-Ag纳米纤维膜在不同通风条件下对应的腐烂指数随储存天数的变化分析。
图5b为本发明实施例2中Co-TiO2-C3N4纳米纤维膜在不同通风条件下对应的腐烂指数随储存天数的变化分析。
图5c为本发明实施例3中NG-TiO2纳米纤维膜在不同通风条件下对应的腐烂指数随储存天数的变化分析。
图5d为无处理对照组在不同通风条件下对应的腐烂指数随储存天数的变化分析。
图6为本发明实施例中可见光催化装置结构示意图。
附图标记：1.纳米纤维膜；2.风扇；3.通风管道。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
本实施例提供一种TiO2-Ag纳米纤维膜的制备方法：
步骤一、制备溶液钛基底溶液：将0.5ml乙酰丙酮、1.5ml冰醋酸和12.5ml无水乙醇混合均匀，再将2.5ml钛酸四丁酯逐滴滴入上述混合溶液中，在室温下搅拌30min。
步骤二、制备TiO2-Ag溶胶：将3.135g硝酸银溶于7.5ml无水乙醇和4ml去离子水的混合溶液中，得到硝酸银的醇溶液；将硝酸银的醇溶液逐滴滴入钛基底溶液中，在室温下搅拌2h，得到TiO2-Ag溶胶。
步骤三、制备TiO2-Ag复合溶胶：将1.5775g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶于25ml无水乙醇中，获得1mol% 的CTAB溶液；取等质量的1mol% 的CTAB溶液与TiO2-Ag溶胶混合，搅拌2h，得到TiO2-Ag复合溶胶。
步骤四、制备TiO2-Ag纳米颗粒：将TiO2-Ag复合溶胶在室温下陈化24h后，在10000r条件下离心5min，用无水乙醇重复洗涤沉淀3次后，加入少量无水乙醇至没过沉淀，超声分散后放入60℃烘箱中干燥6h，最后放入500℃的马弗炉中，条件设置升温2h，保温2h，得到TiO2-Ag纳米颗粒。
步骤五、制备TiO2-Ag纳米纤维膜：取适量PAN粉末置于60℃的烘箱中烘干6h，称取1.93g聚丙烯腈（PAN）溶于15mlN,N-二甲基甲酰胺中，在60℃加热搅拌24 h，得到纺丝溶液；将上述制备的TiO2-Ag纳米颗粒均匀混合在纺丝溶液中，在50kV电压下静电纺丝得到TiO2-Ag纳米纤维膜。
本实施例还提供一种组装TiO2-Ag纳米纤维可见光催化装置的方法：
取一段合适长径的玻璃管道，将小功率风扇安装于管道的一侧，将上述制备的TiO2-Ag纳米纤维膜置于管道的另一侧（与风扇相对的一侧），且保证纳米纤维膜完全覆盖通风管道口，得到TiO2-Ag纳米纤维可见光催化装置。
实施例2
本实施例提供一种Co-TiO2-C3N4纳米纤维膜的制备方法：
步骤一、制备TiO2-Co纤维膜：称取6g聚乙烯(PVP)和6g钛酸四丁酯，加入1.76g乙酰丙酮和24gN,N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，得到纺丝溶液；向上述纺丝溶液中加入0.15g六水合硝酸铜，在室温下搅拌1h；使用静电纺丝法在50kV的电压下纺丝，将纺得的纤维，放入600℃马弗炉煅烧，条件设置升温5h，保温3h，得到柔软的TiO2-Co纤维膜。
步骤二、修饰TiO2-Co纤维膜表面、制备Co-TiO2-C3N4纳米纤维膜：称取质量比为1:20的TiO2-Co纤维膜与三聚氰胺，先将三聚氰胺平铺于坩埚底层，上面铺耐高温的网，再在网上放置TiO2-Co纤维膜，密封坩埚后放入管式炉中，在N2保护下先升温至320℃保持1h，再升温至520℃保持2h，得到Co-TiO2-C3N4纳米纤维膜。
本实施例还提供一种组装Co-TiO2-C3N4纳米纤维可见光催化装置的方法：先取一段材料、规格、长径同实施例1中的通风管道，另取一个功率同实施例1中的风扇，将管道、风扇和上述制备的Co-TiO2-C3N4纳米纤维膜按照实施例1中纳米纤维可见光催化装置的安装方式进行组装，得到Co-TiO2-C3N4纳米纤维可见光催化装置。
实施例3
本实施例提供一种 NG-TiO2纳米纤维膜的制备方法：
步骤一、制备氧化石墨烯（GO）：将石墨粉加入到浓H2SO4中，于冰水浴中充分搅拌反应1h，将高锰酸钾粉末缓慢加入上述均匀混合溶液中反应0.5h；将反应液超声处理后，多次缓慢加入100ml去离子水，反应0.5h，最后加入少量去离子水终止反应；向其中加入稀释过的H2O2至溶液无气泡生成，进行酸洗和水洗至滤液呈中性，在60℃下干燥48h，制得GO样品。
步骤二、水热法合成氮掺杂氧化石墨烯（NG）：取50mg制备好的GO分散于50ml去离子水中，得到1mg/ml的氧化石墨烯水溶液；将4.0g尿素缓慢加入GO分散液中，超声处理3h；将上述混合溶液加入反应釜，在180℃下水热反应12h；反应完成后，待反应釜冷却至室温，将混合液使用去离子水离心洗涤，收集并干燥备用。
步骤三、水热法制备NG-TiO2纳米颗粒：称取10.6mg的NG和60mg的纳米级TiO2粉末转移至50ml去离子水中，超声处理3h；将混合溶液置于反应釜中，在150℃下水热反应12h；将反应液多次水洗、醇洗，离心收集沉淀；将沉淀于60℃的烘箱中干燥，得到产物NG-TiO2纳米颗粒。
步骤四、制备NG-TiO2纳米纤维膜：称取10mg上述制备的NG-TiO2纳米颗粒溶于0.2gN,N-二甲基乙酰胺中，超声处理1h，然后缓慢加入2.5gPAN，将该混合溶液放置于水浴锅中，在55℃下剧烈搅拌15h，得到分散均匀的静电纺丝液。在18kV电压、0.8ml/h流速、20cm接收距离条件下静电纺丝，得到NG-TiO2纳米纤维膜。
本实施例提供组装NG-TiO2纳米纤维可见光催化装置的方法：
先取一段材料、规格、长径同实施例1中的通风管道，另取一个功率同实施例1中的风扇，将管道、风扇和上述制备的NG-TiO2纳米纤维膜按照实施例1中纳米纤维可见光催化装置的安装方式进行组装，得到NG-TiO2纳米纤维可见光催化装置。
本发明进行了以香蕉为例，进行了水果成熟检测实验。对香蕉进行水果成熟实验。
为了检测本发明制备过程的纳米颗粒/纤维的分散性及表面结构，采用电镜扫描法观察纳米颗粒/纤维表层。
（1）选择合适倍数的扫描（SEM）电镜，观察实施例1中制得的TiO2-Ag纳米颗粒的分散性，结果如图1所示，可以看出制得的TiO2-Ag纳米颗粒分散性较好。选择不同观察区域的纳米颗粒，放大结果如图2所示，表明TiO2-Ag纳米颗粒的量级为100nm，大小符合制备要求。
（2）将待测纳米纤维膜（实施例2制得的TiO2纤维膜）剪成条状，进行膜表面结构的观察。在SEM电镜下选择合适的倍数观察膜表面结构，结果如图3所示。从图3可以看出纳米纤维的直径为516nm，大小粗细比较均匀，且TiO2纤维彼此之间没有粘结现象，分散性较好。
为了探讨在不同条件下本发明制备的可重复使用的延缓果蔬采后成熟的纳米纤维膜的保鲜效果，选择不同制备方法的保鲜膜对新鲜香蕉进行保鲜试验。
（1）实验设计：选择均匀大小、无病虫害、无机械损伤、成熟度一致的新鲜香蕉样品，平均分成8组，每组处理5根，将香蕉样品分别规整摆放在封闭玻璃箱中，分别制作如表1所示的8组试验组，其中组别7为自然腐烂对照组。将上述8组试验组置于25℃、自然可见光环境中贮藏10d，每隔48h对各组香蕉的相关保鲜指标进行测定。
表1 不同纳米纤维膜对照实验条件
（2）水果腐烂指数评定：在香蕉贮藏观察期间，对香蕉的外观、色泽以及黑斑面积等相关指标进行打分测定，评定分数≥3分表示果实可以食用，低于3分则表示果实失去食用价值。其中，5分：果实坚硬，色泽金黄，无黑斑面积；4分：果实略有皱缩，色泽稍暗，黑斑面积只有零星几点；3分：果实局部皱缩，色泽暗黄，黑斑面积占四分之一；2分：果实皱缩，色泽暗褐，黑斑面积占三分之二；1分：果实松软，色泽发黑，黑斑面积几乎覆盖整个果实；0分：果实完全腐烂。根据不同评分香蕉样品的比例得到，在相同贮藏时间内相同环境条件下不同纳米纤维保鲜膜降解乙烯延缓果实成熟的能力；同时得到，相同贮藏时间内某种纳米纤维保鲜膜的最佳保鲜环境条件。
（3）装置内乙烯含量的测定：在香蕉贮藏时间内每隔48h采集装置中的空气，利用气相色谱（GC）测定空气中的乙烯含量，根据公式：
根据降解率的大小得到纳米纤维膜降解乙烯延缓果实成熟腐烂的能力。
根据图4a-图4b和图5a-图5d中测试结果对比，随着香蕉贮藏时间的延长，水果腐烂指数逐渐下降，空气中乙烯含量不断增长，说明随着香蕉贮藏期增长，乙烯的积累使香蕉在腐烂程度、色泽、口感变差，商品价值不断降低。在光照条件及通风设置相同条件下，无附加处理的香蕉腐烂指数降低程度明显比实施例1-3纤维膜对应组别的香蕉要快，且无附加处理的香蕉所在装置内空气中乙烯含量增长速度明显高于包装本发明制备的纳米纤维膜的香蕉，这说明本发明中纳米纤维膜起到了催化降解乙烯的作用。在其他条件相同下，放置空气循环模块的香蕉腐烂指数降低相较于未设置空气循环模块的香蕉较慢，且装置内乙烯含量较低，这说明本发明中可见光催化装置起到加速乙烯流动从而加快降解速率的作用。根据测试结果，本发明实施例1-3纤维膜对应的香蕉具有较高的乙烯降解率，起到了延缓果蔬成熟的作用，达到预期目标。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方法不限于上述实施例，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替换、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)
1.一种具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜，其特征在于，所述纳米纤维膜采用静电纺丝法制得，且所述纳米纤维膜在可见光照射下实现光催化降解乙烯；
所述纳米纤维膜为改性TiO2纳米纤维膜，所述改性TiO2纳米纤维膜通过掺杂粒子的方法降低TiO2能带隙，进而实现可见光催化降解乙烯的能力；或者在所述纳米纤维膜上负载具有可见光催化降解乙烯能力的纳米粒子；
所述改性TiO2纳米纤维膜中的所述掺杂粒子包括：银纳米粒子、钴纳米粒子、锌纳米粒子、氧化锌纳米粒子中的一种；
在所述纳米纤维膜上负载的所述具有可见光催化降解乙烯的纳米粒子包括：石墨相氮化碳纳米粒子、氧化石墨烯纳米粒子、氮化氧化石墨烯纳米粒子中的一种；
所述纳米纤维膜的直径为100~200nm，100 Pa恒定压力差下空气透过所述纳米纤维膜的速率大于200 mm/s；所述纳米纤维膜的拉伸强度为50-150MPa。
2.根据权利要求1所述一种具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜，其特征在于，所述纳米纤维膜的孔隙率大于90%；所述纳米纤维膜的比表面积为10-20 m2/g。
3.根据权利要求1所述一种具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜，其特征在于，所述改性TiO2纳米纤维膜的制备方法如下：
配置浓度适宜的钛酸四丁酯的纺丝溶液，向纺丝溶液中掺杂银纳米粒子、钴纳米粒子、锌纳米粒子、氧化锌纳米粒子中的一种，以降低TiO2能带隙，将含有掺杂粒子的纺丝溶液搅拌均匀后转移到静电纺丝机的注射器中，进行静电纺丝，制得所述改性TiO2纳米纤维膜；
其中，控制静电纺丝的电压为50~70 kV，纺丝溶液的流量为0.08mm/min，接收距离为18cm，温度为25~28℃，湿度为25~30%，接收基材为无纺布。
4.根据权利要求1所述一种具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜，其特征在于，负载具有可见光催化降解乙烯能力的纳米粒子的纳米纤维膜的制备方法为：
向质量浓度10%~15%的聚乳酸纺丝溶液中加入石墨相氮化碳纳米粒子、氧化石墨烯纳米粒子、氮化氧化石墨烯纳米粒子中的一种，纳米粒子直径控制在100nm以内，控制纺丝溶液中纳米粒子质量分数在10%~15%，通过静电纺丝制得纳米纤维膜；
其中，控制静电纺丝的电压为50~70 kV，纺丝溶液的流量为0.08mm/min，接收距离为18cm，温度为25~28℃，湿度为25~30%，纺丝时间为3min，接收基材为无纺布。
5.一种可重复使用的延缓果蔬采后成熟的可见光催化装置，其特征在于，所述可见光催化装置包括权利要求1-4任一项所述具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜以及空气循环模块；
所述空气循环模块包括风扇及通风管道；
在所述通风管道的一端设置所述风扇，在所述通风管道的另一端覆盖设置具可见光催化降解乙烯能力的所述纳米纤维膜；风扇开启后，环境空气在200~350mm/s范围内高通量通过纳米纤维膜，实现对于乙烯的高效光催化降解。
6.根据权利要求5所述一种可重复使用的延缓果蔬采后成熟的可见光催化装置，其特征在于，所述风扇为3~5w小功率风扇；
所述小功率风扇供电方式包括蓄电池、太阳能、交流电的一种或多种。
7.根据权利要求5所述一种可重复使用的延缓果蔬采后成熟的可见光催化装置，其特征在于，所述纳米纤维膜和所述通风管道紧密贴合设置，以确保空气经由纳米纤维膜循环。
8.根据权利要求5所述一种可重复使用的延缓果蔬采后成熟的可见光催化装置，其特征在于，所述纳米纤维膜的直径为100~200nm，100 Pa恒定压力差下空气透过所述纳米纤维膜的速率大于200 mm/s；所述纳米纤维膜的拉伸强度为50-150MPa；所述纳米纤维膜的孔隙率大于90%；所述纳米纤维膜的比表面积为10-20 m2/g。
9.根据权利要求5所述一种可重复使用的延缓果蔬采后成熟的可见光催化装置，其特征在于，所述空气循环模块的通风方向为从风扇一端沿着通风管道向纳米纤维膜通风或从纳米纤维膜方向进风沿着通风管道向风扇方向排风。
10.根据权利要求5所述一种可重复使用的延缓果蔬采后成熟的可见光催化装置，其特征在于，将所述可见光催化装置置于果蔬所处的封闭空间，通过所述可见光催化装置控制气流高效穿过所述纳米纤维膜，提高光催化反应的传质效率，降解果蔬产生的乙烯，延缓果蔬采后成熟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310438301.1A CN116139933A (zh) | 2023-04-23 | 2023-04-23 | 具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310438301.1A CN116139933A (zh) | 2023-04-23 | 2023-04-23 | 具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116139933A true CN116139933A (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=86354738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310438301.1A Pending CN116139933A (zh) | 2023-04-23 | 2023-04-23 | 具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116139933A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101607735A (zh) * | 2008-06-18 | 2009-12-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 氧化锌与二氧化钛复合薄膜材料及其制备方法 |
| KR20130070333A (ko) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 서울대학교산학협력단 | 전기방사법을 이용한 산화아연 나노입자를 함유하는 이산화티타늄 나노섬유 제조와 자외선, 가시광선 그리고 광 차단하에서 항균제로서의 응용 |
| CN106702598A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-24 | 齐齐哈尔大学 | 一种可降解的石墨烯复合电纺纤维膜的制备方法 |
| CN106975359A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-07-25 | 济南大学 | 基于掺杂纳米Cu2O的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法 |
| CN111167455A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-05-19 | 上海第二工业大学 | 一种石墨烯负载钴掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法 |
| CN111330623A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-06-26 | 陕西科技大学 | 一步法制备高可见光响应Ag离子修饰TiO2/g-C3N4纳米纤维光催化材料 |
-
2023
- 2023-04-23 CN CN202310438301.1A patent/CN116139933A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101607735A (zh) * | 2008-06-18 | 2009-12-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 氧化锌与二氧化钛复合薄膜材料及其制备方法 |
| KR20130070333A (ko) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 서울대학교산학협력단 | 전기방사법을 이용한 산화아연 나노입자를 함유하는 이산화티타늄 나노섬유 제조와 자외선, 가시광선 그리고 광 차단하에서 항균제로서의 응용 |
| CN106702598A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-24 | 齐齐哈尔大学 | 一种可降解的石墨烯复合电纺纤维膜的制备方法 |
| CN106975359A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-07-25 | 济南大学 | 基于掺杂纳米Cu2O的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法 |
| CN111167455A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-05-19 | 上海第二工业大学 | 一种石墨烯负载钴掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法 |
| CN111330623A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-06-26 | 陕西科技大学 | 一步法制备高可见光响应Ag离子修饰TiO2/g-C3N4纳米纤维光催化材料 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| NIEN YU-HSUN ET AL.: "Preparation of TiO2/Ag/GO/Nylon 6,6 nanofiber membrane by a novel electrospinning method and its photodegradation efficiency under visible light", 《JOURNAL OF POLYMER RESEARCH》, vol. 29, no. 12, pages 1 - 8 * |
| ZHU ZHU ET AL.: "Electrospun Nanofibers Containing TiO2 for the Photocatalytic Degradation of Ethylene and Delaying Postharvest Ripening of Bananas", 《FOOD AND BIOPROCESS TECHNOLOGY》, vol. 12, no. 2, pages 281 - 287, XP036666872, DOI: 10.1007/s11947-018-2207-1 * |
| 刘康等: "静电纺 PAN/TiO2纳米纤维基复合功能膜制备及性能研究", 《广州化工》, vol. 48, no. 8, pages 37 - 41 * |
| 宋骏: "柔性TiO2基纳米纤维膜的构建及其光催化性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, no. 5, pages 2 * |
| 徐嘉慧: "贵金属修饰/g-C3N4复合二氧化钛光催化性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, no. 12, pages 3 * |
| 胡金燕等: "静电纺PLA/Ag-TiO2纳米纤维膜的制备及性能", 《东华大学学报（自然科学版）》, vol. 45, no. 2, pages 176 - 180 * |
| 贾子奇等: "氮掺杂氧化石墨烯－TiO2/ PAN复合纳米纤维膜的制备及其光催化性能", 《现代纺织技术》, vol. 30, no. 3, pages 97 - 107 * |
| 马兰: "《过渡金属氧化物在环境保护中的应用》", 中国环境科学出版社, pages: 210 - 212 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107876035B (zh) | 一种碳量子点/二氧化钛复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN107858784B (zh) | 一种负载肉桂醛精油的抗菌活性包装膜的制备方法 | |
| CN106810800B (zh) | 一种抗菌性聚乙烯醇/纳米晶纤维素-氧化石墨烯pva/cnc-go复合膜的制备方法 | |
| CN101255544A (zh) | 纳米金属或金属氧化物/碳纳米管复合材料的制备方法 | |
| CN108624203A (zh) | 一种氧化石墨烯/二氧化钛复合涂料的制备方法 | |
| CN104310381B (zh) | 一种规模化连续生产三维石墨烯膜的方法及应用 | |
| CN111167455B (zh) | 一种石墨烯负载钴掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法 | |
| CN102728356A (zh) | 负载Pt纳米粒子的MnO2催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101301592A (zh) | 一种聚酰亚胺/二氧化钛复合亚微米纤维膜的制备方法 | |
| CN107983353B (zh) | 一种TiO2-Fe2O3复合粉体的制备方法及其应用 | |
| Dheyab et al. | Recent advances in synthesis, modification, and potential application of tin oxide nanoparticles | |
| CN110258105B (zh) | 多功能复合织物及其制备方法 | |
| CN104801325A (zh) | 光催化剂复合结构体及其制备方法 | |
| CN106577750A (zh) | 一种二氧化钛复合纳米抗菌材料的制备方法及其产品 | |
| CN110336023A (zh) | 高活性、高结构稳定性NiFe2O4/C复合锂离子电池负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN116139933A (zh) | 具可见光催化降解乙烯能力的纳米纤维膜及可见光催化装置 | |
| CN110093686A (zh) | 一种TiO2/Co负载的碳质纤维电磁波吸收材料及其制备方法和应用 | |
| US20230116126A1 (en) | Method for preparation of plasma-treated nanofiber-based hydrogen gas sensing material | |
| CN106082334B (zh) | 一种BiVO4纳米带材料的制备方法 | |
| CN107649109A (zh) | 氧化石墨烯‑二氧化钛复合光催化剂水溶液的制备方法 | |
| CN109810697A (zh) | 一种竹荪菌盖碳量子点及其制备方法 | |
| CN106865617B (zh) | 一种多孔网状结构的钨酸铋薄膜及其制备方法和应用 | |
| CN106082333B (zh) | 一种调控BiVO4全介孔纳米带材料的方法 | |
| Yu et al. | Preparation of metal oxide doped ACNFs and their adsorption performance for low concentration SO 2 | |
| CN104953137A (zh) | 一种橘皮碳担载MOx催化剂的制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230523 |