Tecnología de preparación de materiales catalíticos a base de silicatos de alto rendimiento para la degradación de contaminantes orgánicos
(Departamento de Materiales Inorgánicos, Universidad Central Sur, Changsha 410083, Hunan)
Este proyecto es un proyecto nacional 863 y un proyecto de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales.
1. Introducción al contenido
Los contaminantes orgánicos tóxicos y refractarios son altamente tóxicos y han existido en la naturaleza durante mucho tiempo. Son difíciles de combatir utilizando las tecnologías ambientales existentes. La tecnología de descomposición fotocatalítica es actualmente el método más eficaz y práctico. Los compuestos organoclorados, tensioactivos, pesticidas, dioxinas y otros contaminantes se descomponen principalmente utilizando TiO2 como catalizador. Incluso si la concentración es muy baja, el catalizador de TiO2 puede degradar eficazmente estos contaminantes en sustancias no tóxicas. En Japón, la industria del mercado de catalizadores de dióxido de titanio alcanzó los 2 billones de yenes en 2005. El número total de patentes japonesas sobre catálisis de TiO2_2 representa el 92% de las patentes en el mundo, y hay 3.000 equipos de industrialización, entre los cuales Toyota, Toto, Hitachi y Toshiba son los más activos. Estados Unidos, Alemania y muchos países europeos tienen instalaciones de vidrio e iluminación que utilizan recubrimientos y películas fotocatalíticas. El desarrollo de la tecnología fotocatalítica se encuentra en la intersección de la "nanotecnología" y la "protección del medio ambiente". El Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón considera la tecnología fotocatalítica como una de las industrias pilares de una nación científica y tecnológica. China también está desarrollando investigaciones en esta área.
Este proyecto adopta la estructura en capas de minerales de silicato en capas. La capa intermedia está compuesta de tetraedros de Si-O y octaedros de Al-O, que tienen unidades estructurales similares a los materiales mesoporosos. Se prepararon materiales mesoporosos de silicio y aluminio mediante síntesis de cristalización hidrotermal y reordenamiento estructural. La formación de la estructura esquelética de silicio-aluminio mejora la estructura general del material mesoporoso y mejora significativamente la estabilidad térmica del material. Sobre esta base, exploramos la preparación de materiales catalíticos a base de silicato de alto rendimiento ensamblando TiO2 y materiales mesoporosos de sílice-alúmina mediante métodos químicos. Con la ayuda de nanoporos de materiales mesoporosos, se pueden obtener materiales de TiO_2 monodispersos, lo que proporciona nuevas ideas para mejorar la actividad catalítica y la estabilidad de los materiales catalíticos de TiO_2.
2. Promoción y aplicación
Se presentaron materiales mesoporosos de silicona y aluminio con rendimiento estable, gran diámetro de poro (> 3 nm) y gran superficie específica (> 1000 m2/g). preparado. Primero, se sintetiza un catalizador de nano-TiO2 de alto rendimiento y se preparan TiO2 y partículas compuestas mesoporosas mediante ensamblaje químico. Se propone una tecnología de diseño de estructuras catalíticas basada en el cálculo de bandas de energía química cuántica para seleccionar catalizadores eficientes adecuados para la descomposición de contaminantes orgánicos típicos, que tiene amplias perspectivas de aplicación.
Tres. Identificación, premios y patentes
Este proyecto ha solicitado 6 patentes de invención nacionales.