纳米银的制备及其甲醛去除效果研究 |
０引言
室内装饰材料(Material)释放的甲醛气体对人的身体健康有很大的危害。目前，对于控制室内甲醛的技术研究（research)很快，在净化技术方面，活性炭吸附法，等离子分解法，催化臭氧氧化法，光催化法等在处理(chǔ lǐ)室内空气中污染物都具有一定的效果。
其中光催化法能够消除空气中的污染物，特别是能够有效降解空气中挥发性有机物，是一种安全，持久性的净化方法。扬州空气检测新装修或新进家具的房子尽量通风。检测时，对采用自然通风的民用建筑，门窗关闭1小时后进行检测，“氡气”则应在对外门窗关闭1小时后进行检测；对采用中央空调的，应在空调正常运转的条件下进行检测。扬州甲醛检测是指通过特定的方法或仪器，对空气、水、食品、衣物等含有的甲醛做定量检测。TiO2［1］以其化学性质稳定，无毒无害，光催化性能优越成为研究（research)最多的催化剂，但其反应条件须在紫外灯的照射下才具有光催化活性。
当前纳米材料研制是当今科学研究中最为活跃的领域之一，并广泛运用于室内感染控制，贵金属纳米颗粒由于表面等离基元共振，能有效地吸收可见光，而且，等离子体颗粒的最大吸收波长取决于尺寸，形状及周围的电解质环境等因素(factor)。Awazu［2］等利用纳米银在可见光区的等离基元共振，研究了一种等离子体光催化剂，纳米银不仅具备了纳米材料的高表面能特性，并具有良好的抗菌作用，本实验尝试在可见光的条件下，以纳米银做光催化剂，探究其去除甲醛(Formaldehyde)的催化效率。
1 实验部分
1.1 主要仪器及设备
紫外-可见光分光分度计，大气采样器（吉大小天鹅），多参数室内空气质量检测仪一台（GDYK-221M），真空压缩机，喷枪。
1.2 试剂
硝酸银（试剂一厂，分析纯），双氧水（国药集团化学试剂有限公司，分析纯），氨水（国药集团化学试剂有限公司，分析纯），乙酰二甲酮(Propanone)（凌峰化学有限公司，分析纯）等。
1.3 纳米银的制备［3］
称取24.0gAgNO3，用150mＬ蒸馏水溶解，加人45mＬ 28%的浓氨水搅拌。在冰浴下缓慢滴加150mＬ 30%H2O2于Ag（NH3）2+于溶液中，剧烈搅拌至无气体放出，沉淀经过滤，蒸馏水洗涤至无Ag+，于烘箱中烘干即得目标产品。并做扫描电镜分析(Analyse)表征结果如下。
图1 纳米银扫描电镜图
1.4 甲醛吸收实验（experiment)方法
取甲醛标准溶液3mＬ放置试管内，分别加入纳米银去除剂（纳米银/吸收液，下文用Ag-JQ代替）9mＬ，6mＬ，3mＬ，1.5mＬ，1mＬ，0.5mＬ于试管内。扬州环境检测中心是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说，了解环境水平，进行环境监测，是开展一切环境工作的前提。在可见光照射下静置5分钟后，蒸馏水稀释(dilute)至25mＬ滴入2.5mＬ乙酰丙酮（tóng）溶液，在煮沸条件下显色反应10min，冷却在室温后，立即用紫外-可见光分光光度计在波长414nm测定吸光度。同样取3mＬ甲醛标准溶液放置试管内，分别加入吸收液，重复（repeat)上述步骤。甲醛液相吸收检测分析参照文献[4]，采用乙酰丙酮法测定。
在一间4.2m×3.1m×3m的密闭房间内，放置一块1.2m2木板,在木板上喷涂含甲醛的劣（liè）质油漆，模拟感染源。室温放置12h，使得甲醛气体充分释放(release)后，用多参数(parameter)大气采样仪对室内甲醛含量进行检测，通过(tōng guò)数据（data)输出仪读出检测结果，具体的甲醛检测流程如下：将甲醛吸收剂溶解在5ml比色瓶中充分溶解，再将此比色瓶中的吸收液转移到气泡吸收瓶中，用硅胶管连接大气采样器与吸收瓶，通过大气采样机吸气5L量（约8分多钟），随后转移到5mＬ比色瓶中，加入显示剂显色，5min后放入多参数室内空气检测仪中读取数据，快速得知室内甲醛气体含量，此为室内甲醛初始污染浓度。采用类似的方法进行空白、吸收液（JQ）、Ag/吸收液甲醛筛除效果测定（Ag-JQ）。并与市售光触媒治理剂（GCM）进行比较，同时，将Ag粉加入市售光触媒产品中（Ag-GCM），考察Ag粉对甲醛的光催化降解效果。
2 结果与讨论
2.1 液相吸收实验
由图可见，随着去除剂Ag与吸收剂JQ用量的降低，甲醛(Formaldehyde)吸收效率也随之下降。在Ag与JQ过量时，两者去除效率都能接近100%，这可能是因为JQ中表面活性剂量比较多，吸附作用较强，起主要作用的是甲醛吸收剂。最大化减少两种试剂用量后，表面活性剂吸附量能力达到最大值，去除效率接近85%，此时表面活性剂去除效果随用量减少而变小。继续减少使用量，此时Ag-JQ吸收甲醛效率明显大于JQ，这可能是由于在可见光的照射下，银表面存在等离子体吸收效应，从而进一步对甲醛进行分解，保持了较高的去除效率。两者用量都较少时，Ag与JQ对甲醛的去除效果不明显。
2.2 气相吸收实验（experiment)
图3中直观的表明了空白效率、JQ治理效率以及Ag-JQ治理效率的对比。分析来看，甲醛在房间内的自然消除较难。放入去除剂后，在同等条件下JQ处理效率较高，达到62.5%。但加入Ag粉之后，甲醛去除率明显上升。从检测的三组数据（data)来看，甲醛去除率都达到80%以上，说明银粉作为光催化剂，在可见光的条件下对于甲醛吸收液的治理效率有明显提高。
图4进行了S
H、Ag-SH以及Ag-JQ甲醛(aldehyde)去除效率的对比。从图中可以看出，加入银粉之后的市售光触媒对于甲醛的处理效率明显高于未加入纳米银粉时的治理剂效率，从62.5%增加为94.64%。纳米银作为光催化剂在可见光的条件下，具有良好的催化效果。而Ag-JQ与市售光触媒比较，Ag-JQ甲醛去除效果有明显的提高，可见纳米银去除剂有更好的应用前景。
3 结论
本实验以银氨配离子还原法合成（解释:由几个部分合并成一个整体)银颗粒，银粉粒子仅达到200nm，但是其仍然具有良好的光催化性能。甲醛(aldehyde)液相和气相吸收去除实验发现，可见光的条件下，纳米银作为光催化剂，可以很好的提高甲醛吸收液去除效果。由此可见，纳米银将具有更好的光催化性能，而且可以在可见光条件下进行光催化，对于室内空气污染物的去除提供了更为环境保护和节能的途径。纳米银在装修安全，去除室内污染气体方面将有较好的发展前景。
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