[发明专利]一种揭示湿度影响TiO2

说明书

本发明公开了一种揭示湿度影响TiO₂光催化降解污染气体机理的方法，运用基于密度泛函吸附模拟和催化反应机理的理论计算与分析方法辅助光催化降解实验，研究TiO₂光催化降解气态污染物的过程中受湿度影响的机理，包括以下步骤：研究湿度对TiO₂光催化降解气态污染物的影响实验；模拟在不同水分子数量作用下气态污染物在TiO₂表面的吸附过程；分析H₂O分子产生羟基自由基氧化气态污染物的光催化反应机理。本发明采用光催化实验与模拟计算和理论分析相结合的方式，从吸附和催化反应的角度，结合光催化降解实验，多角度揭示了湿度对TiO₂光催化降解气态污染物的影响机理，为光催化氧化技术的实际应用奠定理论基础。

技术领域

本发明涉及环境化学技术领域，具体涉及一种揭示湿度影响TiO₂光催化降解污染气体机理的方法，更具体涉及一种从Materials Studio软件模拟水分子对气态污染物在二氧化钛(TiO₂)光催化剂表面的吸附行为、光催化反应机理与光催化实验的多角度，研究环境湿度对TiO₂光催化降解气态污染物的影响机理。

背景技术

由于大量气态污染物的不达标排放，造纸行业面临巨大的环境挑战，其中总挥发性有机物(TVOC)、硫化氢(H₂S)和甲醛(HCHO)等超标严重。因此，如何减少气态污染物的排放对造纸工业是一项重要的环保问题。光催化氧化技术由于具有成本低、效率高、二次污染较少等优点，而被认为是一种具有前景的可替代策略。TiO₂由于其稳定性、低毒性、耐腐蚀性和低成本，已成为广泛使用的半导体光催化剂。

目前，光催化技术在实验室中已经得到了大量的研究，但是长期以来在实际应用中存在一些问题，其中环境湿度是影响光催化技术应用的重要因素之一。研究环境湿度对光催化整体脱除性能的影响，对光催化技术的实际应用具有重要意义。虽然众多学者开展了对湿度影响的研究，但其影响的本质科学原理研究仍然缺乏。为了完善理论研究的不足，运用密度泛函理论(DFT)模拟气态污染物在锐钛矿TiO₂催化剂最常暴露的(101) 表面的吸附行为，对研究催化反应机理，从理论角度解释环境湿度对光催化降解的影响具有重要意义。综合光催化实验降解结果、吸附模拟和催化反应分析，多角度的研究将有助于全面了解湿度对光催化降解气态污染物的影响机理。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种揭示湿度影响TiO₂光催化降解污染气体机理的方法，利用DFT模拟气态污染物在 TiO₂表面的吸附行为，研究催化反应机理，从分子原子水平分析水分子对 TiO₂光催化降解气态污染物的影响机理，为揭示环境湿度影响光催化氧化行为的作用机制以及光催化技术的实际应用奠定理论基础。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于吸附模拟和催化机理揭示湿度影响TiO₂光催化降解污染气体机理的方法，包括以下步骤：

步骤S1、通过研究湿度对TiO₂光催化降解气态污染物的影响实验，得出气态污染物的光催化降解效率受湿度变化的影响规律；该步骤具体如下：