[发明专利]一种光催化空气净化材料性能的测试方法

说明书

技术领域

本发明属于材料性能的测试技术领域，尤其是一种光催化空气净化材料降解气相污染物性能的测试方法。

背景技术

光催化材料，特别是半导体光催化材料如二氧化钛，可将光能转化为化学能，在空气净化、污水处理、抗菌除臭、防雾以及自清洁等领域有巨大的应用前景。随着光催化技术逐渐走向市场化，光催化空气净化材料及制品陆续面世，相关反应测试方法缺失的矛盾逐渐显露出来，有关监管部门及行业无法对此类材料的性能进行准确的分析和判定而难以准确的评价材料的优劣。根据现有的相关光催化空气净化材料性能测试方法,普遍存在着测试周期较长、测试方法普遍适用性差、光催化动态反应检测难度大以及无法准确检测光催化降解产物浓度变化等问题，难以快速准确评价光催化材料的性能。

本课题组针对上述问题，已创新性地提出了一个测试稳定性高、系统密闭性优异的气相光催化反应装置，该装置可以准确模拟气压、氧含量、温度、湿度以及气流等各种环境条件及其综合作用对材料光催化性能的影响，用以准确测试在不同环境条件下材料的光催化性能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述光催化空气净化材料性能难以快速准确评价的问题，提出了一种快速高效、测试结果准确可靠、测试稳定性高的测试方法。

本发明在上述气相光催化反应装置的基础上，创新性地提出了一种光催化空气净化材料性能的测试方法，该测试方法普遍适用性高，可用于不同形状基材负载光催化材料性能的检测；可以同时表征光催化空气净化材料的物理吸附性能和光催化降解性能，能够从目标污染物浓度变化和降解产物浓度变化两个方面评价客观全面，测试结果准确可靠；测试周期短，快速高效；测试稳定性高，能够准确比较不同光催化空气净化材料间的性能差异。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种光催化空气净化材料性能的测试方法，该测试方法包括以下步骤：

1)将N-TiO₂分散液负载到固定尺寸的基材表面，制备光催化空气净化材料样片；

2)将制备好的光催化空气净化材料样片置于反应室底部并紧固密闭反应室；

3)打开反应室石英玻璃窗口上方光源照射样片进行样品预处理；

4)预处理完成后用真空泵将反应室内抽成真空，采用分压法向反应室内通入固定浓度的目标污染物并进行样品暗吸附；

5)打开光源进行光催化降解反应，通过气相色谱-质谱联用仪检测目标污染物、降解中间产物及降解最终产物二氧化碳浓度的变化。

进一步，所述的光催化空气净化材料样片的制备可选用玻璃、陶瓷、不锈钢、人造板、铝塑板或水泥板等平面基材，以及多孔陶瓷等立体基材，制备方法可选用喷涂法、滴涂法、滚涂法或浸涂法等方法，可准确控制光催化空气净化材料的负载量。

进一步，所述的样品预处理是在密闭的反应室内进行的，可以用氧气进行吹扫置换，加快样品预处理速度；样品预处理完成后，不与外界气体接触，避免样品的二次吸附。

进一步，所述的样品预处理过程是在紫外灯光源的照射下进行的，所述紫外灯光源位于反应室石英玻璃窗口上方，波长范围为185nm～365nm，预处理时间为6～24h。

进一步，所述的目标污染物浓度是通过分压法进行控制的，反应室通过真空泵抽成真空后，通过调节充入目标污染物与高纯空气、高纯氧气或高纯氮气的比例，可以准确控制充入目标污染物的浓度，所述的目标污染物包括甲醛、乙醛、苯、甲苯、苯系物等不同有机污染物，控制目标污染物浓度的范围为0.1～50ppm。

进一步，所述的暗吸附是在充入目标污染物后开始的，在所述暗吸附过程中使用气相色谱仪检测目标污染物浓度变化，当目标污染物浓度不再变化时，暗吸附过程即完成。

进一步，所述的光催化反应分为静态光催化反应和动态光催化反应：关闭系统中的循环泵时，可进行静态光催化反应；打开系统中的循环泵时，可进行动态光催化反应，并可以通过改变循环泵的泵速调节循环气路中的气体流量在0.1～5L/min范围内。

进一步，所述的反应室、循环泵和气相色谱-质谱联用仪之间通过四通球阀连接：进行光催化反应时将气相色谱仪隔离到循环气路之外，采样检测目标污染物浓度及降解产物浓度时则转动四通球阀将气相色谱仪置于循环气路内。