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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃耀德
研究生(外文):Yau De Huang
論文名稱:導電玻璃塗佈TiO2進行甲基乙基酮有機蒸氣光降解研究
論文名稱(外文):Photocatalytic Degradation of MEK vapor on the ITO glass coating TiO2
指導教授:尤建華
指導教授(外文):J. H. You
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:化工與材料工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
論文頁數:105
中文關鍵詞:甲基乙基酮二氧化鈦光催化導電玻璃
外文關鍵詞:MEKTiO2PhotocatalyticITO
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本研究利用含浸法將TiO2披覆於ITO導電玻璃基板上,並選用波長為365nm的UV光燈源進行光催化降解MEK蒸氣研究。藉由改變光觸媒劑量、反應物初始濃度、光照強度、反應時間、電流強度、相對溼度、臭氧濃度及太陽光強度等操作參數所得到的MEK蒸氣去除率,可得知各參數對光催化反應系統的影響。將各組實驗所得到的結果代入L-H方程式,可求出本實驗的反應速率常數、吸附平衡常數及量子產率。在光觸媒劑量5.9702mgTiO2/cm2、反應物初始濃度30ppmv、光照強度0.54 mW/cm2、反應時間8小時、電流強度2A、相對濕度37.20%及臭氧濃度120ppmv的反應條件下,可得到本實驗最高去除率99.23%。此外在光觸媒失活方面,發現連續反應二次的光觸媒,對於MEK蒸氣的去除能力明顯比反應一次時降低許多,但若將失活的光觸媒經由光照強度0.54 mW/cm2的UV光燈源照射,同時連續通入空氣(1L/min)約兩小時,則光觸媒活性可恢復至與失活前無異。
In this study, TiO2 was coated on ITO glass plate by sol-gel method.
The photocatalytic reaction system was used to degradation MEK vapor. The wavelength of UV light in this reaction system was 365 nm. A serial of tests were conducted for TiO2 photocatalysis at various initial concent- rations of MEK vapor, catalyst loading, illumination strength, retention time, current strength, humidity, ozone concentration, and solar strength.The kinetic parameters, such as the reaction rate constant and the adsorpt- ion constant in L-H equation in the reaction system were determined. The quantum yield in the TiO2/UV process also was calculated.From the experimental results, the maximum conversion of MEK vapor is 99.23% at an amoumt of 5.9702 mgTiO2/cm2,initial concentr- ations 30ppmv, illumination strength 0.54 mW/cm2, retention time 8hr, current strength 2A, humidity 37.20%, and ozone concentration 120ppmv. Moreover, considering the photocatalyst deactivation, the conver- sion of MEK vapor in the repeatest is significant lower than that first. But, after irradiation of UV light 0.54mW/cm2 under dry air flow of 1L/min for two hours, the activity of the TiO2 photocatalyst is recovered to the original value.
目錄
指導教授推薦書.......
口試委員會審定書.....
著作授權書....... iii
誌謝..............iv
摘要...............v
Abstract..........vi
目錄..........vii
圖目錄..........xi
表目錄..........xiii
第一章 緒論..........1
1-1前言..........1
1-2研究目的..........2
第二章 文獻回顧..........3
2-1揮發性有機化合物(VOCs)..........3
2-1-1揮發性有機化合物的種類..........3
2-1-2揮發性有機化合物的危害..........6
2-1-3揮發性有機化合物的去除..........8
2-2光觸媒..........11
2-2-1二氧化鈦光觸媒的簡介..........11
2-2-2二氧化鈦光觸媒的應用..........14
2-2-3二氧化鈦光觸媒的光催化反應機制..........15
2-3導電玻璃..........16
2-3-1ITO導電玻璃的電氣性質..........16
2-3-2ITO導電玻璃的光學性質..........16
2-4吸附原理..........17
2-4-1吸附種類..........17
2-4-2Langmuir吸附模式..........18
2-5光催化反應原理..........20
2-5-1光的性質..........20
2-5-2光化學反應..........20
2-5-3異相光催化反應..........24
2-6光催化處理程序的影響因子..........25
2-6-1TiO2光觸媒負載量..........25
2-6-2反應物初始濃度..........26
2-6-3光照強度..........26
2-6-4反應時間..........27
2-6-5電流與電壓強度..........27
2-6-6相對濕度..........29
2-6-7臭氧濃度..........29
2-6-8太陽光強度..........30
第三章 研究材料與方法..........32
3-1研究流程..........32
3-2實驗藥品..........33
3-2-1反應蒸氣..........33
3-2-2光觸媒..........33
3-3光觸媒特性分..........36
3-4實驗裝置..........38
3-4-1反應蒸氣產生裝置..........38
3-4-2反應裝置..........38
3-4-3分析裝置..........39
3-5實驗方法..........42
3-5-1背景實驗..........42
3-5-2異相光催化反應..........42
3-5-3量子產量..........44
3-5-4濃度分析方法..........46
第四章 實驗結果與討論..........48
4-1 TiO2光觸媒特性分析..........48
4-1-1XRD晶體結構分析..........48
4-1-2ICP-AES金屬元素分析..........49
4-2背景實驗..........50
4-2-1空白實驗..........50
4-2-2UV光直接照射光解實驗..........53
4-3實驗參數探討..........55
4-3-1TiO2光觸媒負載量的影響..........55
4-3-2反應物初始濃度的影響..........58
4-3-3光照強度的影響..........61
4-3-4反應時間的影響..........63
4-3-5電流與電壓強度的影響..........65
4-3-6相對濕度的影響..........68
4-3-7臭氧濃度的影響..........70
4-3-8太陽光強度的影響..........71
4-3-9光觸媒失活的影響..........74
4-4量子產量..........76
4-5反應動力分析..........79
4-5-1Langmuir覆蓋率計算..........79
4-5-2Langmuir-Hinshelwood動力式..........80
第五章 結論與建議..........84
5-1結論..........84
5-2建議.......... 86
參考文獻..........87
圖目錄
圖2-1半導體價電帶與導電帶標準電極(相對於氫電極)..........12
圖2-2金紅石與銳鈦礦兩種晶格結構..........13
圖2-3金紅石與銳鈦礦Ti-O-Ti鍵結角度..........14
圖2-4半導體受光激發後之電子-電洞生成與界面反應..........24
圖2-5電荷在TiO2/ITO系統中轉移的流程圖..........28
圖2-6TiO2能帶間隙與太陽光波長重疊示意圖 31
圖3-1光催化反應系統設置圖..........40
圖3-2光催化反應器..........41
圖3-3MEK蒸氣檢量線..........47
圖4-1XRD分析圖譜..........48
圖4-2無UV光無光觸媒條件下MEK蒸氣濃度變化曲線..........51
圖4-3無UV光有光觸媒條件下MEK蒸氣濃度變化曲線..........51
圖4-4無UV光無光觸媒電流2A條件下變化曲線..........52
圖4-5無UV光有光觸媒電流2A條件下變化曲線..........52
圖4-6無光觸媒條件下UV光直接照射光解變化曲線..........54
圖4-7無光觸媒電流2A條件下UV光直接照射光解變化曲線..........54
圖4-8不同光觸媒劑量下去除率變化曲線..........57
圖4-9不同光觸媒劑量下反應速率變化曲線..........58
圖4-10不同初始濃度下去除率與反應分子數變化曲線..........60
圖4-11不同初始濃度下反應速率變化曲線..........60
圖4-12不同光照強度下去除率變化曲線..........62
圖4-13不同光照強度下反應速率變化曲線..........62
圖4-14不同反應時間下去除率變化曲線..........64
圖4-15不同反應時間下反應速率變化曲線..........65
圖4-16不同電流強度下去除率變化曲線..........66
圖4-17不同電流濃度下反應速率變化曲線..........67
圖4-18不同相對濕度下去除率變化曲線..........69
圖4-19不同相對濕度下反應速率變化曲線..........70
圖4-20光觸媒失活測試..........75
圖4-21量子產量與反應速率變化圖..........76
圖4-221/r與1/C的迴歸曲線..........81
表目錄
表2-1室內空氣中典型的VOCs ..........4
表2-2大氣中常見的VOCs..........5
表2-3VOCs環境容許濃度與對人體的危害..........7
表2-4VOCs去除方法基本原理..........9
表2-5各種VOCs處理法比較..........10
表2-6光觸媒種類..........12
表2-7各類半導體之能間隙與所需的臨界波長..........13
表2-8吸附劑之吸附性質的比較..........17
表2-9化學鍵的斷裂能量..........22
表3-1甲基乙基酮物化特性資料..........34
表3-2Degussa P-25 TiO2的一般物化性質..........35
表3-3氣相層析儀(Thermo Trace GC-FID)操作參數設定..........47
表4-1ICP-AES對光觸媒中Ti含量分析..........49
表4-2不同TiO2光觸媒劑量下去除率與反應速率值..........57
表4-3本實驗與其它實驗在不同光觸媒劑量下去除率比較..........56
表4-4不同初始濃度下反應後濃度與反應莫耳數(分子數)..........59
表4-5不同初始濃度下去除率與反應速率值..........59
表4-6不同光照強度下去除率與反應速率值..........61
表4-7不同反應時間下去除率與反應速率值..........64
表4-8不同電流強度下去除率與反應速率值..........66
表4-9不同電壓強度下去除率與反應速率值..........68
表4-10不同相對濕度下去除率與反應速率值..........69
表4-11不同臭氧濃度下去除率與反應速率值..........71
表4-12以太陽光為光源條件下去除率與反應速率值..........72
表4-13本實驗與其它實驗在不同太陽平均強度下去除率比較..........73
表4-14不同操作條件下量子產量..........77
表4-15不同反應時間下濃度與反應速率之倒數..........80
表4-16不同初始濃度下反應速率與覆蓋率θ..........82
表4-17不同反應時間下反應速率與覆蓋率θ..........83
1.劉希平,〈台北縣固定污染源VOC濃度調查及空污費徵收方式研究計畫〉,台北縣環保局,民國88年3月。
2.蘇世昌,〈溫溼度協同效應對四氯乙烯光催化分解反應影響之探 討〉,民國92年7月。
3.Benitez, J., “Process Engineering and Design for Air Pollution Control,” PTR Prentice-Hall Inc., New Jersey, 466. (1993).
4.張志成,〈固體吸附技術於工業空調除濕淨化之應用〉,《中國冷凍空調雜誌》,頁65-75,1996年6月。
5.王卿昧,〈奈米孔隙吸附劑吸附VOCs之吸附平衡研究〉,私立中原大學化學工程研究所,碩士論文,民國92年。
6.劉國棟,〈廢氣生物濾床處理技術〉,《工業污染防治》,第48期,頁15-24,民國82年。
7.詹益松,廖秋峰,〈工業材料〉,第154卷,頁172,1999年。
8.盧明俊,〈毒性化學物質經二氧化鈦催化之光氧化反應〉,國立交通大學土木工程研究所,博士論文,民國82年。
9.Fujishima, A., K. Hashimoto, and T. Watanabe, “TiO2 Photocatalysis Fundamentals and Application,” BKC, Inc., 128 (1999).
10.黃建智,〈奈米二氧化鈦光觸媒之電漿改質及其對VOCs分解反應機制之研究〉,私立中國文化大學材料科學與奈米科技研究所,碩士論文,民國93年。
11.蔡裕榮,〈以溶膠凝膠法製備透明導電氧化物薄膜的探討〉,國立中正大學化學研究所,碩士論文,民國91年。
12.Thomas W. J ., Crittenden B, “Adsorption technology and design,” Butterworth-Heinemann, 1998.
13.Maron, S. H., and J. B. Lanndo,“Fundamentals of Physical Chemistry, ” Macmillan Publishing Co. Inc., New York, 720 (1974).
14.Legan, R. W., “Ultraviolet Light Takes on CPI Roles,” Chemical Engineering, January, 95 (1982).
15.Zepp, R.G., “Factors Affecting the Photochemical Treatment of Hazardous Waste,” Environ Sci. & Technol., 22(3), 256 (1988).
16.胡興中,《觸媒原理與應用》,高立圖書出版,1998。
17.Hoffmann, M. R., S. T. Martin, W. Choi, and D. W. Bahnemann, “Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis,” Chem. Rev., Vol.20, pp.69-95, 1995.
18.Chen, J. Q., D. Wang, M. X. Zhu, C. J. Gao, “Photocatalytic degradation of dimethoate using nanosized TiO2 powder,” Desalination, 207, 87 (2007).
19.Saquib M., M. A. Tariq, M. M. Haque, M. Muneer, “Photocatalytic degradation of disperse blue 1 using UV/TiO2/H2O2 process,” Journal of Environmental Management, 88, 300 (2008).
20.Ibrahim, H., and H. D. Lasa, “Photo-Catalytic Conversion of Air Borne Pollutants Effect of Catalyst Type and Catalyst Loading in a Novel Photo-CREC-Air Unit,” Applied Catalysis B: Environmental, 38, 201 (2002).
21.Mai, F. D., C. S. Lu, C. W. Wu, C. H. Huang, J. Y. Chen, C. C. Chen, “Mechanisms of photocatalytic egradation of Victoria Blue R using nano- TiO2, ” Separation and Purification Technology, 2008.
22.Zhang, P., and J. Liu, “Photocatalytic Degradation of Trace Hexane in the Gas Phase with and without Ozone Addition: Kinetic Study,” Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 167, 87 (2004).
23.Jiang, Q. Q., C. X. Zhang, Si. Zhichun, T. Xiaoke, “Solar photocatalytic degradation of methylene blue in carbon-doped TiO2 nanoparticles suspension,” Solar Energy, 82, 706 (2008).
24.Peterson, M. W., J. A. Turner, A. J. Nozik, “Mechanistic Studies of the Photocatalytic Behavior of TiO2 Particles in Photoelactrochemical Slurry Cell and Relevance to photodetoxification Reactions,” J. Phys. Chem., Vol.95, 221 (1991).
25.袁中新,蕭德福,吳政峰,洪崇軒,〈二氯化鈦光觸媒改質及四氯乙烯去除率及礦化率之探討〉,《空氣污染控制技術研討會論文集》,頁268-272.,2000。
26.Ying Ma, J. B. Qiu, Y. A. Cao, Z. S. Guan, J. N. Yao, “Photocatalytic activity of TiO2 films grown on different substrates,” Chemosphere, 44, pp.1087-1092, 2001.
27.Fujishima, A., X. Zhang, “Titanium dioxide photocatalysis:present situation and future approaches,” C. R. Chimie 9, 750 (2006).
28.Jacoby, A. W., D. M. Blake and J. A. Fennell, J. E. Boulter, and L. M Vargo, “Hetergeneous Photocatalysis for Control of Volatile Organic Compounds in Indoor Air,” J. A&WMA, Vol.46, pp.891-898, 1996.
29.Yu, K. P., W. M. Lee, “Decomposition of gas-phase toluene by the combination of ozone and photocatalytic oxidation process (TiO2/UV, TiO2/UV/O3, AND UV/O3),” Applied Catalysis B: Environmental, 75 , 29 (2007).
30.Sano, N., T. Yamamoto, D. Yamamoto, S. I. Kim, E. U. Apiluck, H. Shinomiya, and M. Nakaiwa, “Degradation of Aqueous Phenol by Simultaneous Use of Ozone with Silica-Gel and Zeolite,” Chemical Engineering and Processing, 46, 513 (2007).
31.Atkins, P. W., “Physical Chemistry,” Oxford University, 997, 1994.
32.Xiao, Q., J. Zhang, C. Xiao, S. Zhichun, T. Xiaoke , “Solar photocatalytic degradation of methylene blue in carbon-doped TiO2 nanoparticles suspension,” Solar Energy, 82,706 (2008).
33.Sharma, M. V., V. D. Kumari, M. Subrahmanyam, “Photocatalytic degradation of isoproturon herbicide over TiO2/Al-MCM-41 composite systems using solar light,” Chemosphere, 72, 644 (2008).
34.張志平,〈以光觸媒對加油站油氣污染物控制的探討〉,私立長庚大學化工與材料工程研究所,碩士論文,民國94年。
35.馬文村,〈TiO2光觸媒處理乙硫醇臭味物質探討〉,私立長庚大學化工與材料工程研究所,碩士論文,民國96年。
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