使用光催化材料的分解/去除方法技术

本发明专利技术公开的是一种新技术，其即使在需要快速分解气体或液体有害物质的领域中也能够使用光催化材料来分解相容的新有害物质。公开的使用光催化材料的分解方法的特征在于，通过使用光催化材料连同稀过氧化氢溶液，能够以极高的效率快速分解气体或液体有害物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用光催化材料来分解气相和/或液相中的有害物质的分解和/或去除方法。
技术介绍
能够简单地通过被光照而分解大气或水中的有害物质的钛氧化物光催化材料，正在引起全世界的关注，并预期用于多种领域。钛氧化物具有金红石、锐钛矿等晶体结构。其中，锐钛矿型钛氧化物因其高光催化特性而众所周知。大多数钛氧化物光催化剂为细颗粒的形式，具有数纳米至数十纳米的直径，从而保证充足的表面积。为制备实用的光催化材料，使用粘合剂组分将钛氧化物光催化剂施用到基材上以形成涂覆层。在这个使用粘合剂的方法中，大多数钛氧化物细颗粒被浸在粘合剂中，仅剩痕量的钛氧化物暴露于表面。因此，痕量的钛氧化物有助于实际反应，且不可避免地降低光催化活性。为获得适用于工业制造且保证足量锐钛矿型钛氧化物的形成的光催化材料，本专利技术的专利技术者之前专利技术了在钛金属或钛合金的表面上形成钛氮化物并使金属或合金进行阳极氧化的方法(日本未审查专利申请公开第2005-240139号)。然而，尽管与迄今已知的光催化材料相比，该专利技术成功地改善了光催化材料的活性，但是在需要快速分解气相或液相中的有害物质的领域中，其效果仍不充分。另一方面，日本未审查专利申请公开第H06-142440号公开依靠过氧化氢氧化特性的有害物质分解和/或去除技术。在该技术中，将O. f 10重量％，更优选I飞重量％的过氧化氢、含碱过氧化氢等弓I入透气多孔体(例如硅胶、沸石或活性碳)中，从而因过氧化氢的氧化特性而使有害气体氧化。然而，因为该方法仅通过依靠过氧化氢的氧化特性来进行分解和/或去除，因此需要使用高度浓缩的过氧化氢，其因为强毒性和腐蚀特性而对环境有害。此外，存在对通过使光催化剂与过氧化氢共存来分解和/或去除有害物质的技术的研究。日本未审查专利申请公开第2000-70968号公开通过使用由迄今已知的涂覆方法得到的光催化剂、臭氧和过氧化氢来分解和/或去除有害物质的技术。然而，在该技术中， 如果仅添加过氧化氢，而不添加臭氧，光催化剂的分解和/或去除效果不够充分；因此在该方法中必需同时将臭氧与过氧化氢和光催化剂一起使用。此外，日本未审查专利申请公开第2006-35140号公开通过用频率为28 45kHz的超声波照射水、并使用光催化颗粒和过氧化氢来去除水中的污染物例如杀螟硫磷的技术。此外，日本未审查专利申请公开第2010-22958公开使用光催化剂来分解持久性农业化学组分的技术。在该技术中，通过在将pH调节至6或更大之后使用IOppm至50ppm的臭氧、5ppm至30ppm的氧、和200ppm至2500ppm的过氧化氢,来分解和/或去除污染物。通过燃煤电厂等中化石燃料的燃烧而生成的大量硫氧化物、氮氧化物等通常是有问题的。这些气相中的有害物质导致酸雨。作为去除硫氧化物的方法，经常使用使石灰水浆与硫氧化物气体反应并去除所得硫酸钙的方法。作为去除氮氧化物的方法，经常使用氨催化还原，其使用氨来还原氮氧化物。如上所述，尽管已经公开了组合使用光催化剂和过氧化氢的多种光催化技术，这些技术均不能通过仅结合过氧化氢和光催化剂而保证充足的效果，除非将臭氧、超声波等与过氧化氢和光催化剂一起使用。此外，用于去除源自燃煤电厂等中化石燃料燃烧的大量硫氧化物、氮氧化物等的石灰水浆方法和氨催化还原也有缺点例如高成本以及氨毒性。引用列表 专利文件专利文件I :日本未审查专利申请公开第2005-240139号专利文件2:日本未审查专利申请公开第H06-142440号专利文件3:日本未审查专利申请公开第2000-70968号专利文件4:日本未审查专利申请公开第2006-35140号专利文件5:日本未审查专利申请公开第2010-22958号
技术实现思路
技术问题 因此，本专利技术的目的是提供使用光催化材料来分解和/或去除有害物质的新方法。本专利技术的方法在需要快速分解和/或去除气相和/或液相中的有害物质的领域中十分有用。本专利技术的另一个目的是提供有效去除源自燃煤电厂等中化石燃料燃烧的大量硫氧化物、氮氧化物等的新方法。问题的解决方案本专利技术的专利技术者进行广泛研究以达到上述目的，并且发现在光催化材料以及环境友好的稀过氧化氢溶液的存在下进行分解的技术。该技术在需要快速分解气相和/或液相中的有害物质的领域中十分有用。而且，专利技术者还发现，上述技术也可用于在气相中生成大量高度浓缩的氮或硫氧化物的化石燃料燃料工厂例如燃煤电厂中的烟气脱硫脱硝技术。更具体地，专利技术者发现一种方法，其中在用于选择性去除高度浓缩的氮氧化物的初装置中，通过使氮氧化物与胺化合物的水稀释溶液共存来除去氮氧化物，胺化合物具体地为选自三乙醇胺、甲胺、吗啉等的至少一种成员；之后在次装置中，使光催化剂与稀过氧化氢共存。以这种方式，该方法有效且低成本地同时处理燃煤电厂中生成的大量导致酸雨的有害氮氧化物、硫氧化物等。专利技术者还发现，优选使用含有大量结晶钛氧化物的光催化剂，具体为在其表面上含有具有高光催化活性的锐钛矿型钛氧化物作为光催化材料的光催化剂。可以通过在钛金属或钛合金表面上形成钛氮化物随后进行阳极氧化而获得光催化剂。基于这些发现而完成本专利技术。具体而言，本专利技术提供以下限定的使得能够快速分解气相和/或液相中的有害物质的分解技术。项I :一种使用光催化材料的分解和/或去除方法，该方法在光催化材料和稀过氧化氢溶液的存在下对气相和/或液相中的有害物质进行显著有效且快速的分解。项2 :根据项I所述的使用光催化材料的分解和/或去除方法，其中该光催化材料是通过在钛金属或钛合金的表面上形成钛氮化物并使表面上形成有钛氮化物的钛金属或钛合金阳极氧化而得到的具有结晶钛氧化物膜的光催化材料。项3 :根据项2所述的使用光催化材料的分解和/或去除方法，其中结晶钛氧化物是锐钛矿型钛氧化物。项4 :根据项1、2或3所述的使用光催化材料的分解和/或去除方法，其中稀过氧化氢溶液具有I重量％ (IOOOOppmff)或更低的过氧化氢浓度。项5 :—种在含有有害物质的环境中去除含有高度浓缩的氮氧化物和硫氧化物的气体有害物质的方法，该方法包括(I)在初装置中，通过使用胺化合物水溶液作为用于去除氮氧化物的化学品来去除氮氧化物，以及(2)在次装置中，通过使用项I所述的存在光催化材料和稀过氧化氢溶液的分解方法来去除硫化合物。项6 :根据项5所述的方法，其中胺化合物是选自三乙醇胺、甲胺、吗啉的至少一种化合物。项7 :根据项5或6所述的方法，其中该方法由作为气相中的有害物质的硫氧化物生成硫酸。以下将更具体地说明本专利技术。( I)光催化材料作为本专利技术的光催化材料，优选使用具有高活性和稳定性的钛氧化物。当用400nm 或更低的近紫外线照射时，钛氧化物光催化剂在价电子带中生成空穴，同时在导带中生成电子，从而引起氧化-还原反应。作为氧化-还原反应的结果，生成活性氧类例如OH根。已知该活性氧氧化地分解气相和/或液相中的有机物质和/或无机物质。具体而言，因为锐钛矿型钛氧化物中的导带的能级高于金红石型，因此激发到导带的电子有效地促进反应。因此，认为锐钛矿型钛氧化物的光催化活性高于金红石型的光催化活性。然而，在迄今已知的使用钛氧化物细颗粒的光催化技术中，将钛氧化物颗粒与粘合剂混合，以施用于各种基材作为涂覆层。在该方法中，痕量的钛氧化物暴露于表面，从而显著地降低光催化活性。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高安辉树，新井照男，小野田金儿，
申请(专利权)人：株式会社昭和，
类型：
国别省市：