离子溅射银对光电协同灭青霉菌的影响

为解决果蔬采后易受微生物作用而腐败变质的问题,该文进行了纳米二氧化钛(TiO_2)光催化技术灭活园艺产品冷藏环境中青霉菌的研究:以活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)为载体,以粉末浸渍-提拉法制备TiO_2-ACF薄膜,采用离子溅射法在ACF薄膜上作贵重金属银沉积处理,研究表面溅射与底层溅射纳米Ag粒子及施以外加电压处理对TiO_2-ACF薄膜光催化灭活青霉菌的影响及机理。结果显示,不同的溅射方式对试验结果有不同的影响,其中底层溅射效果较好,120 s时光催化灭活青霉菌速率最高;外加电压可提高TiO_2-ACF薄膜光催化速率,75 V是最优值,且光电催化作用效果优于单独光催化和电催化的总和。对负载的ACF薄膜表征分析,发现离子溅射较均匀地实现了纳米Ag-TiO_2混合粒子在ACF薄膜的表面及内部负载。研究结果为纳米TiO_2光催化技术在灭活园艺产品冷藏环境中青霉菌的实际应用提供参考。     

方波脉冲电压提高光催化降解乙烯反应器性能

为了解以活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)为载体负载Ag沉积TiO2的光电极膜材料((Ag+TiO2)/ACF)在方波脉冲电压(pulsed direct current DC square-wave,PDCSW)下光催化降解冷藏环境中乙烯的效率,该文以自行研制的乙烯反应器为研究对象,该反应器的电压源以数字信号处理器(digital signal processor,DSP)为核心,控制输出方波的幅值、占空比和频率等高精确参数值。试验对催化后的光电极膜材料进行X射线能谱分析(energy dispersive x-ray spectroscopy,EDS)表征,结果表明,方波脉冲作用后对光电极破坏较小,Ag的脱落情况不明显。试验展开直流电压源(direct-current power,DC)和方波脉冲电压源下光电催化降解乙烯效率的比较。结果表明,方波脉冲下乙烯降解速率常数K值2.296×10-4 min-1较直流下K值1.715×10-4 min-1更大,有较高的催化效率。研究了方波电压、占空比和频率对降解乙烯效率的影响,采用二次旋转组合试验和回归拟合,建立了乙烯降解速率常数(K)与参数关系的二次多项式数学模型,验证了模型的有效性,结果表明,随着方波电压不断增大,乙烯的降解速率呈现先增大后减小的趋势,占空比和频率对降解乙烯的影响呈现出与电压同样的变化趋势。利用数学模型找出最优参数组合,电压25.5 V,占空比23%,频率310 Hz,最优K值为0.0002783 min-1。该研究为方波脉冲电压辅助光催化技术的应用和进一步的研究提供科学依据。     

辐照改性银掺杂TiO2纳米管催化紫外光降解乙烯效果

为了解辐照改性银掺杂二氧化钛纳米管阵列(titanium dioxide nanotube arrays,TNTAs)半导体材料对光催化降解冷藏环境中乙烯的影响,该文首先通过阳极氧化法制备TNTAs,后用60Co-γ射线对TNTAs进行辐照改性,再用辐照还原技术制备纳米银颗粒,最后用纳米银掺杂制备TNTAs-Ag光催化材料。利用场发射扫描电镜(field emission scanning electron microscope)、X-射线衍射(X-ray diffraction)、X-射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy)对半导体材料表征,结果表明:辐照能把无定型TNTAs转化为锐钛矿晶型,随辐照剂量提高,锐钛矿晶型衍射峰越来越尖锐,晶粒尺寸渐趋减小;TNTAs表面掺银后,银粒子以团簇形式沉积于TNTAs管口处,并未进入管壁内部。在模拟园艺产品冷藏环境中,进行紫外光催化降解乙烯研究,结果表明:辐照剂量为20 k Gy时,降解效果达最优,速率常数K′为2.03×10?4 min?1;纳米Ag引入后,TNTAs-Ag速率常数K′可达5.88×10?4 min?1,与未掺杂仅辐照的TNTAs相比提高了189.66%。