纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂及制备方法与流程

本发明属于化学催化剂制备技术领域，尤其涉及一种纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂及制备方法。

背景技术

纳米二氧化钛是白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性。可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域，作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害。也可用于高档汽车面漆，具有随角异色效应。然而，现有的纳米二氧化钛光催化剂净化空气效果差；分散性差、不稳定，与有机物相容性差。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的纳米二氧化钛光催化剂净化空气效果差；分散性差、不稳定，与有机物相容性差。

(2)现有的参数配置方法对不同扰动的抑制能力较差，直接影响空气质量催化剂的质量。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂及制备方法。

本发明是这样实现的，一种纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备方法，所述纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤一，制备时，电源模块对单片机进行供电；通过启动模块开始启动制备设备；采用参数优化配置方法通过参数配置模块对制备设备进行初始参数配置；

所述参数优化配置方法包括：

(1)根据总的扰动f(x1，x2)的动态特性，设定期望的扰动观测带宽为ωc.

(2)给定工作时的跟踪误差e1的最大值emax，并根据fal函数结构特征，确定f的最小值fmin和最大值fmin，进而获得f的变化范围(fmin，fmax)；

(3)选取满足以下两个条件的f0和ρ进行极点配置：

1)使f0点出现带宽峰值d0＝ρ；

2)使fmin、fmax两点对应带宽相同且等于期望的扰动观测带宽。即

其中：

在求出ρ和f0后，由下式计算参数配置：

β01＝3ρ，β02＝3ρ²/f0，β03＝ρ³/f0；

步骤二，通过车间调度数学模型单片机控制模块调度制浆模块通过低温水解，低温中和制得浆料；接着，通过高速离心模块将制得的浆料通过高速离心机进行固液分离，并用去离子水重复洗涤，离心分离直到水中离子数少于95％；

所述车间调度数学模型为：

(1)机器集m＝{m1，m2，…，mm}，mj表示第j台机器，j＝1，2，…，m；

(2)零件集p＝{p1，p2，…，pn}，表示第i个零件，i＝1，2，…，n；

(3)工序序列集op＝{op1，op2，…，opn}，opi＝{opi1，opi2，…，opik}表示零件pi|的工序序列；

(4)对应可用机器的集合opm＝{opi1，opi2，…，opik}，opij＝{opij1，opij2，…，opijk}表示零件pi的工序j可以选择的加工机器；

(5)对应每台机器上各个零件加工的时间矩阵t，tij∈t，表示第i个零件pi|使用第j个机器的时间；

(6)对应每台机器上各个零件加工的费用矩阵c，cij∈c，表示第i个零件pi|使用第j个机器的加工费用；

步骤三，通过低温氧化模块将离心好的浆料中加入去离子水，不断搅拌形成白色悬浮液；然后加入100-105ml过氧化氢并不断搅拌，温度控制在21-25℃；得到橙色透明液；

步骤四，通过高温模块将橙色透明液置入高温反应釜中，进行循环升温至180-190℃，压力控制在0.3mpa以内，搅拌转速控制480-550rpm/min，持续0.9-1.2小时，得到络合纳米二氧化钛；

步骤五，通过紫外线处理模块利用高强度波长254nm紫外灯进行透射对冷却后的络合纳米二氧化钛激发0.9-1.2小时，即能制得无色透明的纳米二氧化钛光催化剂；

步骤六，通过超声处理模块利用超声波发生器对纳米二氧化钛光催化剂进行超声处理。

进一步，所述制浆模块制浆方法如下：

在反应釜中加入去离子水搅拌，温度控制在10℃以下，搅拌转数控制在700-1000rpm/min；再取45-55ml四氯化钛缓慢加入烧杯中水解，并控制水解温度在20℃以下；水解完成后制得透明强酸溶液；透明强酸溶液中加入氨水进行中和并不断搅拌形成粘稠的浆料，直至ph值为中性。

进一步，所述超声处理模块处理方法如下：

首先，将纳米二氧化钛输送至表面处理槽，然后加入硬脂酸钡和乙醇，控制温度在50-60℃，在转速为150-300r/min搅拌15-30min，得纳米二氧化钛分散液；

其次，将上述纳米二氧化钛分散液加入超声波发生器，再加入蓖麻油酸酯硫酸钠和三聚磷酸钠复合改性剂，在温度为50-60℃、频率为60-80khz下超声20-40min，得改性纳米二氧化钛液；

最后，再将改性纳米二氧化钛液经过滤，干燥，粉碎，过筛，即完成纳米二氧化钛的表面处理。

本发明的另一目的在于提供一种所述纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备方法使用的纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备系统，所述纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备系统包括：

电源模块、启动模块、参数配置模块、单片机控制模块、制浆模块、高速离心模块、低温氧化模块、高温模块、紫外线处理模块、超声处理模块；

电源模块，与单片机控制模块连接，用于对单片机进行供电；

启动模块，与单片机控制模块连接，用于通过启动键开始启动制备设备；

参数配置模块，与单片机控制模块连接，用于对制备设备进行初始参数配置；

单片机控制模块，与电源模块、启动模块、参数配置模块、制浆模块、高速离心模块、低温氧化模块、高温模块、紫外线处理模块、超声处理模块连接，用于控制调度各个模块正常工作；

制浆模块，与单片机控制模块连接，用于通过低温水解，低温中和制得浆料；

高速离心模块，与单片机控制模块连接，用于将制得的浆料通过高速离心机进行固液分离，并用去离子水重复洗涤，离心分离直到水中离子数少于95％；

低温氧化模块，与单片机控制模块连接，用于将离心好的浆料中加入去离子水，不断搅拌形成白色悬浮液；然后加入100-105ml过氧化氢并不断搅拌，温度控制在21-25℃；得到橙色透明液；

高温模块，与单片机控制模块连接，用于将橙色透明液置入高温反应釜中，进行循环升温至180-190℃，压力控制在0.3mpa以内，搅拌转速控制480-550rpm/min，持续0.9-1.2小时，得到络合纳米二氧化钛；

紫外线处理模块，与单片机控制模块连接，用于利用高强度波长254nm紫外灯进行透射对冷却后的络合纳米二氧化钛激发0.9-1.2小时，即能制得无色透明的纳米二氧化钛光催化剂。

超声处理模块，与单片机控制模块连接，用于通过超声波发生器对纳米二氧化钛光催化剂进行超声处理。

本发明的另一目的在于提供一种所述纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备方法制备的改善隧道空气质量催化剂，所述改善隧道空气质量催化剂。

本发明通过紫外光透射处理，形成规整电子空穴对，能形成非常均匀得纳米颗粒，并在可见光得条件下也能催化降解净化室内空气，高效的治理室内空气质量；同时通过超声波方法打破分散团聚的纳米颗粒，超声波能产生空化作用，使液体处于高频震荡状态减轻粒子间的团聚现象；得到改性后的纳米二氧化钛不仅分散性好、稳定性好、与有机物的相容性好，还能提高二氧化钛的耐候性，在光催化剂领域具有广泛的应用。本发明保证在允许范围内变化时，扰动观测性能受到的影响最小且扰动观测带宽始终大于给定值；参数配置方法可以有效拓展观测器带宽，进而提高对不同扰动的抑制能力，对拓展应用范围具有重要意义。调度人员在正常生产条件下，可以通过空气质量催化剂直观地进行生产计划排产，能够使车间在保证交货期的前提下快速而又有条不紊的进行生产，缩短了空气质量催化剂加工周期，提高了机器利用率和生产效率。结论：遗传算法静态生产调度模型可以有效用于空气质量催化剂作业的一般排产调度，在遇突发状态时可参与人工配合调整，或者需要提供动态调度解决方案。

附图说明

图1是本发明实施提供的纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂及制备方法流程图；

图2是本发明实施提供的纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂及制备系统结构框图；

图2中：1、电源模块；2、启动模块；3、参数配置模块；4、单片机控制模块；5、制浆模块；6、高速离心模块；7、低温氧化模块；8、高温模块；9、紫外线处理模块；10、超声处理模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明提供的一种纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备方法包括以下步骤：

s101：制备时，电源模块对单片机进行供电；通过启动模块开始启动制备设备；通过参数配置模块对制备设备进行初始参数配置；

s102：单片机控制模块调度制浆模块通过低温水解，低温中和制得浆料；接着，通过高速离心模块将制得的浆料通过高速离心机进行固液分离，并用去离子水重复洗涤，离心分离直到水中离子数少于95％；

s103：通过低温氧化模块将离心好的浆料中加入去离子水，不断搅拌形成白色悬浮液；然后加入100-105ml过氧化氢并不断搅拌，温度控制在21-25℃；得到橙色透明液；

s104：通过高温模块将橙色透明液置入高温反应釜中，进行循环升温至180-190℃，压力控制在0.3mpa以内，搅拌转速控制480-550rpm/min，持续0.9-1.2小时，得到络合纳米二氧化钛；

s105：通过紫外线处理模块利用高强度波长254nm紫外灯进行透射对冷却后的络合纳米二氧化钛激发0.9-1.2小时，即能制得无色透明的纳米二氧化钛光催化剂；

s106：通过超声处理模块利用超声波发生器对纳米二氧化钛光催化剂进行超声处理。

如图2所示，本发明实施例提供的纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备系统包括：电源模块1、启动模块2、参数配置模块3、单片机控制模块4、制浆模块5、高速离心模块6、低温氧化模块7、高温模块8、紫外线处理模块9、超声处理模块10。

电源模块1，与单片机控制模块4连接，用于对单片机进行供电；

启动模块2，与单片机控制模块4连接，用于通过启动键开始启动制备设备；

参数配置模块3，与单片机控制模块4连接，用于对制备设备进行初始参数配置；

单片机控制模块4，与电源模块1、启动模块2、参数配置模块3、制浆模块5、高速离心模块6、低温氧化模块7、高温模块8、、紫外线处理模块9、超声处理模块10连接，用于控制调度各个模块正常工作；

制浆模块5，与单片机控制模块4连接，用于通过低温水解，低温中和制得浆料；

高速离心模块6，与单片机控制模块4连接，用于将制得的浆料通过高速离心机进行固液分离，并用去离子水重复洗涤，离心分离直到水中离子数少于95％；

低温氧化模块7，与单片机控制模块4连接，用于将离心好的浆料中加入去离子水，不断搅拌形成白色悬浮液；然后加入100-105ml过氧化氢并不断搅拌，温度控制在21-25℃；得到橙色透明液；

高温模块8，与单片机控制模块4连接，用于将橙色透明液置入高温反应釜中，进行循环升温至180-190℃，压力控制在0.3mpa以内，搅拌转速控制480-550rpm/min，持续0.9-1.2小时，得到络合纳米二氧化钛；

紫外线处理模块9，与单片机控制模块4连接，用于利用高强度波长254nm紫外灯进行透射对冷却后的络合纳米二氧化钛激发0.9-1.2小时，即能制得无色透明的纳米二氧化钛光催化剂。

超声处理模块10，与单片机控制模块4连接，用于通过超声波发生器对纳米二氧化钛光催化剂进行超声处理。

本发明提供的制浆模块5制浆方法如下：

在反应釜中加入去离子水搅拌，温度控制在10℃以下，搅拌转数控制在700-1000rpm/min；再取45-55ml四氯化钛缓慢加入烧杯中水解，并控制水解温度在20℃以下；水解完成后制得透明强酸溶液；透明强酸溶液中加入氨水进行中和并不断搅拌形成粘稠的浆料，直至ph值为中性。

本发明提供的超声处理模块10处理方法如下：

首先，将纳米二氧化钛输送至表面处理槽，然后加入硬脂酸钡和乙醇，控制温度在50-60℃，在转速为150-300r/min搅拌15-30min，得纳米二氧化钛分散液；

其次，将上述纳米二氧化钛分散液加入超声波发生器，再加入蓖麻油酸酯硫酸钠和三聚磷酸钠复合改性剂，在温度为50-60℃、频率为60-80khz下超声20-40min，得改性纳米二氧化钛液；

最后，再将改性纳米二氧化钛液经过滤，干燥，粉碎，过筛，即完成纳米二氧化钛的表面处理。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。

本发明实施例提供的纳米二氧化钛光催化改善隧道空气质量催化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤一，制备时，电源模块对单片机进行供电；通过启动模块开始启动制备设备；采用参数优化配置方法通过参数配置模块对制备设备进行初始参数配置；

所述参数优化配置方法包括：

(1)根据总的扰动f(x1，x2)的动态特性，设定期望的扰动观测带宽为ωc.

(2)给定工作时的跟踪误差e1的最大值emax，并根据fal函数结构特征，确定f的最小值fmin和最大值fmax，进而获得f的变化范围(fmin，fmax)；

(3)选取满足以下两个条件的f0和ρ进行极点配置：

1)使f0点出现带宽峰值d0＝ρ；

2)使fmin、fmax两点对应带宽相同且等于期望的扰动观测带宽。即

其中：

在求出ρ和f0后，由下式计算参数配置：

β01＝3ρ，β02＝3ρ²/f0，β03＝ρ³/f0；

步骤二，通过车间调度数学模型单片机控制模块调度制浆模块通过低温水解，低温中和制得浆料；接着，通过高速离心模块将制得的浆料通过高速离心机进行固液分离，并用去离子水重复洗涤，离心分离直到水中离子数少于95％；

所述车间调度数学模型为：

(1)机器集m＝{m1，m2，…，mm}，mj表示第j台机器，j＝1，2，…，m；

(2)零件集p＝{p1，p2，…，pn}，表示第i个零件，i＝1，2，…，n；

(3)工序序列集op＝{op1，op2，…，opn}，opi＝{opi1，opi2，…，opik}表示零件pi|的工序序列；

(4)对应可用机器的集合opm＝{opi1，opi2，…，opik}，opij＝{opij1，opij2，…，opijk}表示零件ρi的工序j可以选择的加工机器；

(5)对应每台机器上各个零件加工的时间矩阵t，tij∈t，表示第i个零件ρi|使用第j个机器的时间；

(6)对应每台机器上各个零件加工的费用矩阵c，cij∈c，表示第i个零件pi|使用第j个机器的加工费用；

步骤三，通过低温氧化模块将离心好的浆料中加入去离子水，不断搅拌形成白色悬浮液；然后加入100-105ml过氧化氢并不断搅拌，温度控制在21-25℃；得到橙色透明液；

步骤四，通过高温模块将橙色透明液置入高温反应釜中，进行循环升温至180-190℃，压力控制在0.3mpa以内，搅拌转速控制480-550rpm/min，持续0.9-1.2小时，得到络合纳米二氧化钛；

步骤五，通过紫外线处理模块利用高强度波长254nm紫外灯进行透射对冷却后的络合纳米二氧化钛激发0.9-1.2小时，即能制得无色透明的纳米二氧化钛光催化剂；

步骤六，通过超声处理模块利用超声波发生器对纳米二氧化钛光催化剂进行超声处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。