使用光催化材料的分解/去除方法技術

本發明專利技術公開的是一種新技術，其即使在需要快速分解氣體或液體有害物質的領域中也能夠使用光催化材料來分解相容的新有害物質。公開的使用光催化材料的分解方法的特征在于，通過使用光催化材料連同稀過氧化氫溶液，能夠以極高的效率快速分解氣體或液體有害物質。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及使用光催化材料來分解氣相和/或液相中的有害物質的分解和/或去除方法。
技術介紹
能夠簡單地通過被光照而分解大氣或水中的有害物質的鈦氧化物光催化材料，正在引起全世界的關注，并預期用于多種領域。鈦氧化物具有金紅石、銳鈦礦等晶體結構。其中，銳鈦礦型鈦氧化物因其高光催化特性而眾所周知。大多數鈦氧化物光催化劑為細顆粒的形式，具有數納米至數十納米的直徑，從而保證充足的表面積。為制備實用的光催化材料，使用粘合劑組分將鈦氧化物光催化劑施用到基材上以形成涂覆層。在這個使用粘合劑的方法中，大多數鈦氧化物細顆粒被浸在粘合劑中，僅剩痕量的鈦氧化物暴露于表面。因此，痕量的鈦氧化物有助于實際反應，且不可避免地降低光催化活性。為獲得適用于工業制造且保證足量銳鈦礦型鈦氧化物的形成的光催化材料，本專利技術的專利技術者之前專利技術了在鈦金屬或鈦合金的表面上形成鈦氮化物并使金屬或合金進行陽極氧化的方法(日本未審查專利申請公開第2005-240139號)。然而，盡管與迄今已知的光催化材料相比，該專利技術成功地改善了光催化材料的活性，但是在需要快速分解氣相或液相中的有害物質的領域中，其效果仍不充分。另一方面，日本未審查專利申請公開第H06-142440號公開依靠過氧化氫氧化特性的有害物質分解和/或去除技術。在該技術中，將O. f 10重量％，更優選I飛重量％的過氧化氫、含堿過氧化氫等弓I入透氣多孔體(例如硅膠、沸石或活性碳)中，從而因過氧化氫的氧化特性而使有害氣體氧化。然而，因為該方法僅通過依靠過氧化氫的氧化特性來進行分解和/或去除，因此需要使用高度濃縮的過氧化氫，其因為強毒性和腐蝕特性而對環境有害。此外，存在對通過使光催化劑與過氧化氫共存來分解和/或去除有害物質的技術的研究。日本未審查專利申請公開第2000-70968號公開通過使用由迄今已知的涂覆方法得到的光催化劑、臭氧和過氧化氫來分解和/或去除有害物質的技術。然而，在該技術中， 如果僅添加過氧化氫，而不添加臭氧，光催化劑的分解和/或去除效果不夠充分；因此在該方法中必需同時將臭氧與過氧化氫和光催化劑一起使用。此外，日本未審查專利申請公開第2006-35140號公開通過用頻率為28 45kHz的超聲波照射水、并使用光催化顆粒和過氧化氫來去除水中的污染物例如殺螟硫磷的技術。此外，日本未審查專利申請公開第2010-22958公開使用光催化劑來分解持久性農業化學組分的技術。在該技術中，通過在將pH調節至6或更大之后使用IOppm至50ppm的臭氧、5ppm至30ppm的氧、和200ppm至2500ppm的過氧化氫,來分解和/或去除污染物。通過燃煤電廠等中化石燃料的燃燒而生成的大量硫氧化物、氮氧化物等通常是有問題的。這些氣相中的有害物質導致酸雨。作為去除硫氧化物的方法，經常使用使石灰水漿與硫氧化物氣體反應并去除所得硫酸鈣的方法。作為去除氮氧化物的方法，經常使用氨催化還原，其使用氨來還原氮氧化物。如上所述，盡管已經公開了組合使用光催化劑和過氧化氫的多種光催化技術，這些技術均不能通過僅結合過氧化氫和光催化劑而保證充足的效果，除非將臭氧、超聲波等與過氧化氫和光催化劑一起使用。此外，用于去除源自燃煤電廠等中化石燃料燃燒的大量硫氧化物、氮氧化物等的石灰水漿方法和氨催化還原也有缺點例如高成本以及氨毒性。引用列表 專利文件專利文件I :日本未審查專利申請公開第2005-240139號專利文件2:日本未審查專利申請公開第H06-142440號專利文件3:日本未審查專利申請公開第2000-70968號專利文件4:日本未審查專利申請公開第2006-35140號專利文件5:日本未審查專利申請公開第2010-22958號
技術實現思路
技術問題 因此，本專利技術的目的是提供使用光催化材料來分解和/或去除有害物質的新方法。本專利技術的方法在需要快速分解和/或去除氣相和/或液相中的有害物質的領域中十分有用。本專利技術的另一個目的是提供有效去除源自燃煤電廠等中化石燃料燃燒的大量硫氧化物、氮氧化物等的新方法。問題的解決方案本專利技術的專利技術者進行廣泛研究以達到上述目的，并且發現在光催化材料以及環境友好的稀過氧化氫溶液的存在下進行分解的技術。該技術在需要快速分解氣相和/或液相中的有害物質的領域中十分有用。而且，專利技術者還發現，上述技術也可用于在氣相中生成大量高度濃縮的氮或硫氧化物的化石燃料燃料工廠例如燃煤電廠中的煙氣脫硫脫硝技術。更具體地，專利技術者發現一種方法，其中在用于選擇性去除高度濃縮的氮氧化物的初裝置中，通過使氮氧化物與胺化合物的水稀釋溶液共存來除去氮氧化物，胺化合物具體地為選自三乙醇胺、甲胺、嗎啉等的至少一種成員；之后在次裝置中，使光催化劑與稀過氧化氫共存。以這種方式，該方法有效且低成本地同時處理燃煤電廠中生成的大量導致酸雨的有害氮氧化物、硫氧化物等。專利技術者還發現，優選使用含有大量結晶鈦氧化物的光催化劑，具體為在其表面上含有具有高光催化活性的銳鈦礦型鈦氧化物作為光催化材料的光催化劑。可以通過在鈦金屬或鈦合金表面上形成鈦氮化物隨后進行陽極氧化而獲得光催化劑。基于這些發現而完成本專利技術。具體而言，本專利技術提供以下限定的使得能夠快速分解氣相和/或液相中的有害物質的分解技術。項I :一種使用光催化材料的分解和/或去除方法，該方法在光催化材料和稀過氧化氫溶液的存在下對氣相和/或液相中的有害物質進行顯著有效且快速的分解。項2 :根據項I所述的使用光催化材料的分解和/或去除方法，其中該光催化材料是通過在鈦金屬或鈦合金的表面上形成鈦氮化物并使表面上形成有鈦氮化物的鈦金屬或鈦合金陽極氧化而得到的具有結晶鈦氧化物膜的光催化材料。項3 :根據項2所述的使用光催化材料的分解和/或去除方法，其中結晶鈦氧化物是銳鈦礦型鈦氧化物。項4 :根據項1、2或3所述的使用光催化材料的分解和/或去除方法，其中稀過氧化氫溶液具有I重量％ (IOOOOppmff)或更低的過氧化氫濃度。項5 :—種在含有有害物質的環境中去除含有高度濃縮的氮氧化物和硫氧化物的氣體有害物質的方法，該方法包括(I)在初裝置中，通過使用胺化合物水溶液作為用于去除氮氧化物的化學品來去除氮氧化物，以及(2)在次裝置中，通過使用項I所述的存在光催化材料和稀過氧化氫溶液的分解方法來去除硫化合物。項6 :根據項5所述的方法，其中胺化合物是選自三乙醇胺、甲胺、嗎啉的至少一種化合物。項7 :根據項5或6所述的方法，其中該方法由作為氣相中的有害物質的硫氧化物生成硫酸。以下將更具體地說明本專利技術。( I)光催化材料作為本專利技術的光催化材料，優選使用具有高活性和穩定性的鈦氧化物。當用400nm 或更低的近紫外線照射時，鈦氧化物光催化劑在價電子帶中生成空穴，同時在導帶中生成電子，從而引起氧化-還原反應。作為氧化-還原反應的結果，生成活性氧類例如OH根。已知該活性氧氧化地分解氣相和/或液相中的有機物質和/或無機物質。具體而言，因為銳鈦礦型鈦氧化物中的導帶的能級高于金紅石型，因此激發到導帶的電子有效地促進反應。因此，認為銳鈦礦型鈦氧化物的光催化活性高于金紅石型的光催化活性。然而，在迄今已知的使用鈦氧化物細顆粒的光催化技術中，將鈦氧化物顆粒與粘合劑混合，以施用于各種基材作為涂覆層。在該方法中，痕量的鈦氧化物暴露于表面，從而顯著地降低光催化活性。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高安輝樹，新井照男，小野田金兒，
申請(專利權)人：株式會社昭和，
類型：
國別省市：