吸附-光催化复合材料的研究与制备文献综述.doc

xxx工业大学吸附-光催化复合式可自清洁功能型涂料课题组
《吸附-光催化复合材料的研究与制备文献综述》

《吸附-光催化复合材料的研究与制备文献综述》
内容摘要
通过翻阅这些参考资料和文献，深入了解了吸附-光催化复合材料的原理与应用，对此类材料的制备实例的了解与学习，进一步学习了其研究与制备的方法，并能对实验流程做出基本的设计，从而对后期的实验开展产生方向性的指导。通过对文献中各类研究手段深入的学习，对此类材料的设计方式有了雏形。
关键词：吸附剂光催化结合手段实验设计表征

第1章研究背景
吸附剂的发展与应用
吸附现象的研究是一个古老而又崭新的课题。由于吸附机理甚为复杂，所以吸附原理的研究虽历史悠久，但其广泛应用于生产还是近几十年的事。近年来由于科学技术的发展，尽管吸附机理的研究还不完善，但很多吸附过程在工业和科学试验中已获得广泛的应用，不仅在化学工业中已发展成一种必不可少的单元操作过程，而且在其他工程领域也有很强的实用性，尤其在环境治理过程中已成为一门独特的技术，在废水、废气的治理中已有广泛的应用。
1.1.1吸附原理
吸附是由于吸附剂和吸附质分子间的作用力引起的，根据作用力的不同，可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要靠分子间的范德华力，把吸附质吸附在吸附剂表面，是可逆过程，只能暂时阻挡污染而不能消除污染。当吸附条件改变，如降低气相中吸附质的分压力或提高被吸附气体的温度，吸附质会迅速解吸。因此，低温对物理吸附是有利的。化学吸附是依靠固体表面与吸附气体分子间的化学键力，是化学作用的结果，其作用力大大超过物理吸附的范德华力，往往是不可逆的过程，而且，化学吸附速度会随着温度的升高而增加。通常情况下，挥发性物质的分子与吸附剂起化学反应而生成非挥发性的物质，这种机理可使得低沸点的物质如甲醛被吸附掉。值得注意的是，同一物质在较低温度下可能发生物理吸附，而在较高温度下往往发生化学吸附，也可能两种吸附方式同时发生。
1.1.2常见吸附剂
1.1.2.1活性炭
活性炭是利用木炭、木屑、椰子壳一类的坚实果壳、果核及优质煤等做原料，经过高温炭化，并通过物理和化学方法，采用活化、酸性、漂洗等一系列工艺而制成的黑色、无毒、无味的物质。其比表面积一般在500m2/g~1700m2/g之间，高度发达的孔隙结构——毛细管构成一个强大吸附力场。当气体污染物碰到毛细管时，活性炭孔周围强大的吸附力场会立即将气体分子吸入孔内，达到净化空气的作用。
1.1.2.2活性氧化铝
活性氧化铝为γ型氧化铝，一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂。
1.1.2.3硅胶
硅胶的主要成分是二氧化硅，根据其孔径的大小分为：大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。由于孔隙结构的不同，其吸附性能各有特点。粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸附量，细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸附量高于粗孔硅胶，而B型硅胶由于孔结构介于粗、细孔之间，其吸附量也介于粗、细孔之间。大孔硅胶一般用作催化剂载体、消光剂、牙膏磨料等。
1.1.2.4分子筛
分子筛是一种硅铝酸盐，主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，比孔道直径小的物
质分子吸附在空腔内部，而把比孔道大的分子排斥在外，从而使不同大小形状的分子分开，直到筛选分子的作用，因而称作分子筛。
沸石和分子筛都是一富含水的K、Na、Ca、Ba的硅铝酸盐。从化学成分上说是一样的。结构上也差不多，他们的主要区别是在用途上，沸石一般是天然的，孔径大小不一，只要有空泡就可以防止爆沸。而分子筛的功能要高级得多，比如筛选分子、做催化剂、缓释催化剂等，因而对孔径有一定的要求，经常是人工合成的。
1.1.2.5活性炭纤维
活性炭主要被加工成颗粒状或粉末状，只有当活性炭的孔隙结构略大于有害气体分子的直径，能够让有害气体分子完全进入的情况下（过大或过小都不行），才能达到最佳的吸附效果。目前粉末状活性炭逐渐被活性炭纤维取代。活性炭纤维一般是用天然纤维或人造有机化学纤维经过炭化制成，其主要成分由碳原子组成。碳原子主要以类似石墨微晶片、乳层堆叠的形式存在。活性炭纤维有较发达的比表面积（2000m2/g）和较窄的孔径分布，与活性炭相比，有较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量。
1.1.3以活性炭为代表的吸附剂在环境中的应用
1.1.3.1活性炭对水的净化作用
由于活性炭具有