[发明专利]一种光催化灰霾消减剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可见光激活的掺杂纳米TiO₂/Fe₂O₃/Al₂O₃/SiO₂作为主要组分的灰霾消减剂及其制备方法，由静电吸附剂、化学沉降剂、光催化剂、溶胶稳定剂、有机硅偶联剂和溶剂组成。产品固体有效组分的质量百分浓度为0.5%‑5%，消减空气中灰霾应用时固体有效组分用量为0.05‑1.0 g/m³灰霾空气，可直接喷洒在含灰霾空气中，也可预先涂布在地面构筑物表面上，在太阳光照下的测试中，2h内灰霾消减率为60%‑80%。本发明克服了现有光催化灰霾消减产品对灰霾粒子捕集能力差的缺陷，产品原料价廉易得，制备工艺简便和成本低，容易产业化和应用推广。

技术领域

本发明涉及一种光催化灰霾消减剂及其制备方法，特别是以可见光激活的掺杂纳米TiO₂/ Fe₂O₃/Al₂O₃/SiO₂ 作为主要组分的灰霾消减剂及其制备方法，可直接喷洒在含灰霾的空气中或涂布在地面构筑物表面上用于室内外灰霾消减，属于环保和新材料领域。

背景技术

近年来，在中国既出现了跨省市、大范围、季节性强、持续时间短的灰霾，也出现了局地性、小范围、常态化、持续时间很长的灰霾。灰霾颗粒物富集有许多无机化合物和有机化合物，这些化合物吸附在气溶胶很细的固体粒子上。灰霾中含量较多的化学成分主要有硫酸盐，硝酸盐，铵盐，有机碳和元素碳五种成分，各地灰霾的组成有所不同，并随季节和气象条件有所变化。

大气固体颗粒物PM通常按粗细划分为PM₁₀、PM_2.5和PM_1.0几种，灰霾的粒径一般为0.003-10µm，平均直径在0.3-1µm。研究发现粒径在 2.5µm 以下的大气细颗粒是导致灰霾发生的主要原因，PM_2.5指标可在一定程度上反映灰霾污染的程度。

大气中灰霾粒子都带有一定的负电荷或正电荷，也有电中性的，但总体上带负电荷。灰霾粒子荷电后改变了其凝聚性、附着性和稳定性。单极性的荷电灰霾粒子，因相互排斥使其凝聚率降低、附着性和稳定性提高，导致其在大气中难以自然沉降消减；双极性荷电灰霾粒子因相互吸引，其凝聚率明显大于非荷电粒子，为自然凝聚和沉降消减提供了条件；非荷电灰霾粒子在电场中可形成偶极性感应电，其作用类似于双极性荷电灰霾粒子。

大气中灰霾消减方法与工业粉尘治理方法相似，主要是利用灰霾的荷电性进行的，但技术更加复杂，对技术经济性要求更高，适用范围要求更广。消减方法可分为干法消减和湿法消减；也可分为物理消减法、化学消减法和光化学消减法等。近年来已公开了一系列通过电、磁、光、声、化学和光化学等方式消减灰霾的发明专利。

在晴天时通过自然和人工强化方式，将灰霾通过沉降或吸附的方式停留在地面、构筑物或植物表面上的方法是干法消减，粒径越小效果越差，短时段内对PM_2.5的消减效果并不明显。通过自然和人工的云、雾、雨，将灰霾浓度降低的方法是湿法消减，短时段内PM_1.0以下灰霾粒子很难被水润湿和凝聚，因为灰霾粒子通常为空气或有机物紧密包裹住，特别是为有机物包裹后的亲水性大大降低。