0812基于濕度擺動控制的二氧化碳氣氛調節(jié)與高性能鈦基催化劑自給光催化膜

1、基于濕度擺動控制的二氧化碳氣氛調節(jié)與高性能鈦基催化劑的自給光催化膜答辯人：唐宇星 導 師：王 濤 副教授節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯 2015年4月12日JSJ小組節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯項目背景SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction 移動源：主要由包 括汽車、飛機等交 通工具排放冰川融化海洋風暴增多沙漠化面積增大土地干旱珊瑚礁退化 固定源：由包括電廠 等大量消耗化石能源 的工廠排放CO2排放40%60%大氣圈那么剩下的50%該怎么解決呢？！1低濃度下CO2吸收成本高，吸收劑更新能耗大

2、2膜自身缺陷，單位質量吸收的量少，效率低下3收集到的CO2濃度低，難以處理與利用膜材料的優(yōu)化光催化還原二氧化碳超低濃度二氧化碳吸附膜難題與方案節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯每KG膜可吸收18.6L CO2。浸泡在碳酸鈉中2小時即可更新。靜電紡絲技術增大有效比表面積，功能位點數(shù)增加。CO2吸收量與效率都增加。創(chuàng)造微觀局部高濃度CO2氛圍進行光催化反應。作品介紹節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission ReductionJSJ自給光催化膜在常溫常壓下即可自主吸收空氣中CO2調節(jié)濕度控制CO

3、2的吸放，更新簡單低能耗有效比表面積大，CO2吸附與反應效率較高吸收的CO2直接用于生產(chǎn)燃氣，集儲存利用于一體CO2 + H2O有機物有機物小分子模仿光 合作用結合兩個領域中的新興技術并對其進行優(yōu)化以尋求更好的社會效益 跨學科 整合通過太陽能將CO2轉換成有機物再利用這是對太陽能產(chǎn)業(yè)的再思考與變革光能利用 新思路 跨學科 整合節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯創(chuàng)新點 模仿光 合作用仿生學SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction 光能利用 新思路新能源學科交融將大氣中造成溫室效應的CO2直接利用起來減

4、少大氣氛圍內的CO2 緩解溫 室效應 緩解溫 室效應節(jié)能減排SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction初代膜的制作節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯聚醚砜季胺鹽位點利用不充分節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯CO2SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction表面有效位點被埋無效位點紡絲制膜節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯SocialPracticeand Science Conteston Energy Savi

5、ng & Emission Reduction有效位點增加節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯CO2SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction膜與催化劑的有機耦合節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯TiO2TiO2TiO2TiO2TiO2SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission ReductionSocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reducti

6、on光催化節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯TiO2H2O光CO CH4 e-H2OTiO2CO2CO CH4 有機小分子光CO2e-CO2CO2修飾催化劑節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯CO2CO2CO2TiO2修飾物禁帶變窄提高光催化效率提高產(chǎn)物的選擇性SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction效果估算節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction如果將JSJ自給光催化膜單層敷

7、設在100m2的建筑屋頂上，且膜厚度1mm，那么在25時：m(CO2)吸收量=36.89g/(h*m2)若TiO2分布為0.1kg/m2V(CO)產(chǎn)生=2.31L/(m2*h)S屋頂=100m2,S自給光催化膜=100m2m(CO2)屋頂可吸收=3.67kg/hV(CO)屋頂可產(chǎn)生=231L/h據(jù)資料表明，核心家庭一年排放碳12.9噸即一天的排放碳量為35.4KG也就是說，100m2的膜只需工作10小時便可使該家庭零碳排放每一幢建筑都可以是一座小型化工廠最終產(chǎn)品有機耦合優(yōu)化改性機械結合初代膜光催化劑增加膜比表面積催化劑改性 設計實驗可行性性能優(yōu)化與CPC結合與建筑結合的應用 SocialPra

8、cticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯規(guī)劃藍圖機械結合現(xiàn)階段設計實驗節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯圖1、實驗裝置圖2、模擬實驗裝置SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction一共2組實驗，其中實驗組是由膜來提供光催化需要的CO2對照組是由氣瓶來提供光催化需要的CO2節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯實驗數(shù)據(jù) - COSocialPracticeand Science Conteston En

9、ergy Saving & Emission Reduction對照組(催化劑+CO2)無膜時間h峰面積因子TiO2質量g濃度ppm/（h*g）255903.5633.404*10-40.00573338.522348774.3283.404*10-40.00572912.769445561.523.404*10-40.00572720.902實驗組（催化劑+膜）時間h峰面積因子TiO2質量g濃度ppm/（h*g）255203.4923.404*10-40.00573296.714344379.913.404*10-40.00572650.337443966.9063.404*10-40.00

10、572625.673對照組平均釋放CO濃度為2990.731ppm/（h*g）實驗組平均釋放CO濃度為2857.575ppm/（h*g）節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯實驗數(shù)據(jù) - COSocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction結論：兩者CO的產(chǎn)生曲線幾乎一致節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯實驗數(shù)據(jù) - CH4SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction對照組(催化劑+CO2)無膜時間h峰面積因子TiO2質

11、量g濃度ppm/（h*g）25504.0032.486*10-40.0057240.05236556.6092.486*10-40.0057285.96046181.3992.486*10-40.0057269.596實驗組（催化劑+膜）時間h峰面積因子TiO2質量g濃度ppm/（h*g）26351.3472.486*10-40.0057277.00837017.4012.486*10-40.0057306.05746012.9972.486*10-40.0057262.251對照組平均釋放CH4濃度為265.202ppm/（h*g）實驗組平均釋放CH4濃度為281.772ppm/（h*g）節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯實驗數(shù)據(jù) - CH4SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction結論：兩者CH4的產(chǎn)生曲線幾乎一致總結論：證明了膜吸附和光催化過程機械結合的可行性節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯寄語寄語科研自信研SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction節(jié)能減排社會實踐與科研競賽答辯JSJ組員名單：任