CN108465473B - 铋铜硫氧和/或其复合材料及其制备方法和用途、温度影响的光催化降解甲醛的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了铋铜硫氧和/或其复合材料及其制备方法和用途、温度影响的光催化降解甲醛的设备和方法，该铋铜硫氧和/或其复合材料可以充分吸收可见光，从而可在无外加光源时高效催化降解甲醛，且能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，可重复多次利用，稳定性好，市场前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体的，涉及铋铜硫氧和/或其复合材料及其制备方法和用途、温度影响的光催化降解甲醛的设备和方法。
背景技术
目前光催化技术降解甲醛常用的材料为TiO2。然而TiO2只能吸收利用紫外光区的光，无论是居卧还是办公场所，都无法得到充分的光照来激发其催化甲醛。另外由于还存在潮气等环境因素，会导致TiO2失效，催化效率低。
因而，现有的光催化降解甲醛的技术仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以充分吸收可见光、高效催化降解甲醛、能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解、特别适用于室内甲醛的催化降解、可重复多次利用、稳定性好、或者市场前景广阔的铋铜硫氧和/或其复合材料。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种铋铜硫氧和/或其复合材料在光催化降解甲醛中的用途。根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧和/或其复合材料可以充分吸收可见光，从而可在无外加光源时高效催化降解甲醛，且能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，可重复多次利用，稳定性好，市场前景广阔。
根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧为二维层状结构。
根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧的复合材料包括铋铜硫氧-金纳米复合材料。
根据本发明的实施例，所述二维层状结构为片状结构。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种光催化降解甲醛的设备。根据本发明的实施例，该设备包括铋铜硫氧和/或其复合材料，其中，所述铋铜硫氧和/或其复合材料如前面所述限定。发明人发现，该光催化降解甲醛的设备可以在无外加光源时高效催化降解甲醛，结构简单、成本较低，能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，可重复多次利用，稳定性好，市场前景广阔，且具有前面所述的铋铜硫氧和/或其复合材料的所有特征和优点，在此不再过多赘述。
根据本发明的实施例，所述光催化降解甲醛的设备还包括：光源，用于对所述铋铜硫氧和/或其复合材料进行光照。
根据本发明的实施例，所述光源为氙灯。
根据本发明的实施例，还包括加热组件，用于对所述铋铜硫氧和/或其复合材料进行加热，并使所述铋铜硫氧和/或其复合材料中形成温度梯度。
根据本发明的实施例，所述温度梯度为20-200℃。
在本发明的又一个方面，本发明提供了一种光催化降解甲醛的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在光照条件下，使铋铜硫氧和/或其复合材料与甲醛接触，其中，所述铋铜硫氧和/或其复合材料如前面所述限定。发明人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化，且可以在无外加光源时高效催化降解甲醛，成本较低，能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，稳定性好。
根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧和/或其复合材料中具有温度梯度。
根据本发明的实施例，所述温度梯度为20-200℃。
在本发明的再一个方面，本发明提供了一种制备铋铜硫氧和/或其复合材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：1)将铋源和铜源混合，得到第一混合物；2)将所述第一混合物和硫源混合，得到第二混合物；3)调节所述第二混合物的pH值为7-9.5，得到第三混合物；4)在120-180℃的条件下，使所述第三混合物在密闭反应器中反应8-72小时。发明人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，制备所得的铋铜硫氧和/或其复合材料可以充分吸收可见光，从而在无外加光源时高效催化降解甲醛，且能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，可重复多次利用，稳定性好，市场前景广阔。
根据本发明的实施例，所述铋源为硝酸铋或氧化铋。
根据本发明的实施例，所述铜源为硝酸铜。
根据本发明的实施例，所述硫源为硫脲。
根据本发明的实施例，所述密闭反应器为水热反应釜。
根据本发明的实施例，调节所述第二混合物的pH值为7或8.5。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括下列之一：a)将步骤4)得到的反应产物和金化合物反应；b)将步骤4)得到的反应产物和金纳米溶胶混合。
根据本发明的实施例，所述金化合物为四氯化金。
根据本发明的实施例，所述反应产物与所述金化合物的质量比为(20-2)：1，所述反应产物与所述金纳米溶胶的体积比为(20-10)：1。
在本发明的再一个方面，本发明提供了一种铋铜硫氧和/或其复合材料。根据本发明的实施例，该铋铜硫氧和/或其复合材料是通过前面所述的方法制备的。发明人发现，该铋铜硫氧和/或其复合材料可以充分吸收可见光，从而在无外加光源时高效催化降解甲醛，且能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，可重复多次利用，稳定性好，市场前景广阔。
附图说明
图1显示了本发明一个实施例的制备铋铜硫氧的方法的流程示意图。
图2显示了本发明一个实施例的制备铋铜硫氧复合材料的方法的流程示意图。
图3显示了本发明一个实施例的制备铋铜硫氧复合材料的方法的流程示意图。
图4显示了本发明一个实施例的铋铜硫氧-金纳米复合材料的透射电镜照片。
图5显示了本发明一个实施例的光催化甲醛的设备的照片。(左侧(a)图为光催化甲醛时设备内部的温度场分布图；右侧(b)图为光催化甲醛时设备外部的温度场分布图)
图6显示了本发明实施例1、实施例2和对比例1的甲醛的浓度变化量-时间曲线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种铋铜硫氧和/或其复合材料在光催化降解甲醛中的用途。根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧和/或其复合材料可以充分吸收可见光，从而可在无外加光源时高效催化降解甲醛，且能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，可重复多次利用，稳定性好，市场前景广阔。
根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧和/或其复合材料的结构可以为二维层状结构。在本发明的一些实施例中，所述铋铜硫氧和/或其复合材料的结构片状结构。由此，所述铋铜硫氧和/或其复合材料的结构较薄，有利于催化反应的进行，可以进一步使得所述铋铜硫氧和/或其复合材料对甲醛的催化性能更好。
根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧的复合材料的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述铋铜硫氧的复合材料可以为铋铜硫氧-贵金属纳米复合材料。在本发明一些更加优选的实施例中，所述铋铜硫氧的复合材料为铋铜硫氧-金纳米复合材料。由此，对甲醛的催化性能进一步提高。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种光催化降解甲醛的设备。根据本发明的实施例，该设备包括铋铜硫氧和/或其复合材料，其中，所述铋铜硫氧和/或其复合材料如前面所述限定。发明人发现，该光催化降解甲醛的设备可以在无外加光源时高效催化降解甲醛，结构简单、成本较低，能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，可重复多次利用，稳定性好，市场前景广阔，且具有前面所述的铋铜硫氧和/或其复合材料的所有特征和优点，在此不再过多赘述。
根据本发明的实施例，该设备还包括：光源，用于对所述铋铜硫氧和/或其复合材料进行光照。所述光源的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述光源可以为氙灯。由此，光照效果好，容易控制。
在本发明的一些实施例中，发明人经过大量周密的考察和实验验证后惊喜地发现，在有温度梯度的情况下，会进一步提高所述铋铜硫氧和/或其复合材料对甲醛的催化性能，因而该设备还包括：加热组件，用于对所述铋铜硫氧和/或其复合材料进行加热，并使所述铋铜硫氧和/或其复合材料中形成温度梯度。
根据本发明的实施例，所述加热组件进行加热形成温度梯度的具体方式不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述加热组件设置在所述光催化甲醛设备的一侧，打开加热组件后加热组件进行加热，距离加热组件近的位置形成高温度区域，距离加热组件远的位置形成低温度区域，并利用温度场测试仪实时监测设备中各点的温度，从而使所述光催化降解甲醛的设备中的铋铜硫氧和/或其复合材料具有温度梯度。由此，可以使得所述铋铜硫氧和/或其复合材料对甲醛的催化性能较高。
根据本发明的实施例，所述温度梯度的具体范围不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述温度梯度可以为20-200℃。在本发明一些具体的实施例中，所述温度梯度可以为20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃。在本发明一些更加优选的实施例中，所述温度梯度可以为100℃。由此，在此温度梯度范围内，进一步提高所述铋铜硫氧和/或其复合材料对甲醛的催化性能。
在本发明的又一个方面，本发明提供了一种光催化降解甲醛的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在光照条件下，使铋铜硫氧和/或其复合材料与甲醛接触，其中，所述铋铜硫氧和/或其复合材料如前面所述限定。发明人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化，且可以在无外加光源时高效催化降解甲醛，成本较低，能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，稳定性好。
根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧和/或其复合材料中具有温度梯度。所述温度梯度的具体范围不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述温度梯度可以为20-200℃。在本发明一些具体的实施例中，所述温度梯度可以为20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃。在本发明一些更加优选的实施例中，所述温度梯度可以为100℃。由此，在此温度梯度范围内，进一步提高所述铋铜硫氧和/或其复合材料对甲醛的催化性能。
在本发明的再一个方面，本发明提供了一种制备铋铜硫氧和/或其复合材料的方法。根据本发明的实施例，参照图1，该方法包括以下步骤：
S100：将铋源和铜源混合，得到第一混合物。
根据本发明的实施例，所述铋源的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择，例如可以包括但不限于氧化铋、氢氧化铜、铋酸盐等。在本发明的一些实施例中，所述铋源可以为氧化铋或硝酸铋。由此，在所述第一混合物中的阴离子仅存在氢氧根、硝酸根，在后续应用中不会与其他阳离子产生沉淀，可以使得制备所得的铋铜硫氧和/或其复合材料的纯度较高，且利于后续应用。
根据本发明的实施例，所述铜源的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择，例如可以包括但不限于氧化铜、氢氧化铜、铜酸盐等。在本发明的一些实施例中，所述铜源可以为硝酸铜。由此，在所述第一混合物中的阴离子仅存在氢氧根、硝酸根，在后续应用中不会与其他阳离子产生沉淀，可以使得制备所得的铋铜硫氧和/或其复合材料的纯度较高，且利于后续应用。
根据本发明的实施例，所述铋源和所述铜源的具体形态不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述铋源和所述铜源均可以为溶液。由此，利于所述铋源和所述铜源的反应，且所得到的第一混合物以及后续反应体系均为在溶液中的反应，可以使得化学反应进行得更加充分，制备所得的铋铜硫氧和/或其复合材料的性质更加稳定。
根据本发明的实施例，为了加快将所述铋源和所述铜源混合均匀，在将所述铋源和所述铜源混合后，还可以对所述第一混合物进行搅拌。所述搅拌的具体方式、时间等均不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，可以利用磁力搅拌器对所述第一混合物进行搅拌，搅拌时间5-30min。在本发明一些具体的实施例中，所述可以为5min、10min、15min、20min、25min、30min。由此，可以使得所述铋源和所述铜源在短时间内混合均匀。
根据本发明的实施例，为了避免所述铋源和所述铜源在后续步骤的化学反应中与阴离子生成络合物导致副反应较多，生成的产物产率较低，还可以在所述第一混合物中加入强碱。所述强碱的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述强碱的具体种类可以为氢氧化钠、氢氧化钾等。由此，后续步骤中几乎不存在副反应，生成的产物纯度高。
S200：将所述第一混合物和硫源混合，得到第二混合物。
根据本发明的实施例，所述硫源的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述硫源可以为硫脲。由此，材料来源广泛、易得，成本较低，易于反应，利于后续应用。
根据本发明的实施例，为了加快将所述第一混合物和硫源混合均匀，在将所述第一混合物和硫源混合后，还可以对所述第二混合物进行搅拌。所述搅拌的具体方式、时间等均不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，可以利用磁力搅拌器对所述第二混合物进行搅拌，搅拌时间5-30min。在本发明一些具体的实施例中，所述可以为5min、10min、15min、20min、25min、30min。由此，可以使得所述第一混合物和硫源在短时间内混合均匀。
S300：调节所述第二混合物的pH值为7-9.5，得到第三混合物。
根据本发明的实施例，发明人对所述第二混合物的pH值进行了大量周密的考察和实验验证，发明人发现，当调节所述第二混合物的pH值为7-9.5时，所得到的第三混合物经过化学反应后制备所得的铋铜硫氧和/或其复合材料对甲醛的催化效率较高。在本发明一些更加具体的实施例中，可以调节所述第二混合物的pH值为7、7.5、8.5、9.5。其中，发明人经过大量的考察和实验验证后惊喜地发现，当调节所述第二混合物的pH值为7或8.5时，可以使得制备所得的铋铜硫氧和/或其复合材料对甲醛的催化效率极高。
根据本发明的实施例，调节pH值的具体方式不受特别限制只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。一般情况下，在本发明的实施例中，所述第二混合物为酸性，因此可采用加入碱的方式调节所述第二混合物的pH值。由此，可以得到对甲醛的催化效率较高的铋铜硫氧和/或其复合材料。
根据本发明的实施例，加入所述碱的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，加入所述碱的具体种类可以为氢氧化钠、氢氧化钾等。由此，操作简单、方便，且材料来源广泛、易得，成本较低。
S400：在120-180℃的条件下，使所述第三混合物在密闭反应器中反应8-72小时。
根据本发明的实施例，反应温度不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些具体的实施例中，所述反应温度可以为120℃、140℃、160℃、180℃。在本发明一些更加优选的实施中，所述反应温度为160℃。在此温度下进行反应，可以使得所述第三混合物中的各个组分均反应的更加充分，最大限度地达到化学平衡，同时几乎不存在副反应，可以使得制备所得的铋铜硫氧和/或其复合材料纯度较高，且产率较高。
根据本发明的实施例，反应时间不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些具体的实施例中，所述反应温度可以为8小时、12小时、24小时、36小时、48小时、72小时。在本发明一些更加优选的实施例中，所述反应时间可以为12小时。由此，化学反应已经进行的足够充分，产率较高的同时生产效率较高。
根据本发明的实施例，所述密闭反应器的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。由此，为化学反应提供了高压的环境，使得化学反应能够顺利进行。在本发明一些具体的实施例中，所述密闭反应器可以为水热反应釜。由此，来源广泛，易得，成本较低，且操作简单、方便。
根据本发明的实施例，为了去除杂质，进一步获得纯度更高的反应产物，还可以包括将反应8-72小时的反应产物离心、洗涤、烘干的步骤。所述离心、洗涤、烘干的具体工艺条件不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。
在本发明的另一些实施例中，参照图2，该方法还可以包括：
S500：将S400得到的反应产物和金化合物反应，使得所述金化合物还原。
根据本发明的实施例，所述金化合物的具体材料种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述金化合物的具体材料可以为四氯化金。由此，材料来源广泛、易得。
根据本发明的实施例，在上述反应中，金化合物先与S400得到的反应产物发生络合作用，而后经过光照射将金化合物还原成金单质以负载在所述S400得到的反应产物表面。在本发明的一些实施例中，所述光照射的光源可以为氙灯，由此，光照易于控制，且成本较低。
根据本发明的实施例，所述反应产物与所述金化合物的质量比为(20-2)：1。在本发明一些具体的实施例中，所述反应产物与所述金化合物的质量比可以为20：1、16：1、12：1、8：1、4：1、2：1。在本发明一些更加优选的实施例中，所述反应产物与所述金化合物的质量比4：1。由此，所述反应产物与所述金化合物反应的更加充分，且所述金化合物的用量较少，成本较低。
在本发明的又一些实施例中，参照图3，该方法还可以包括：
S600：将S400得到的反应产物和金纳米溶胶混合。
根据本发明的实施例，所述反应产物与所述金纳米溶胶的体积比为(20-10)：1。在本发明一些具体的实施例中，所述反应产物与所述金纳米溶胶的体积比可以为20：1、16：1、14：1、10：1。在本发明一些更加优选的实施例中，所述反应产物与所述金纳米溶胶的体积比为10：1。由此，所述反应产物与所述金纳米溶胶反应的更加充分，且所述金纳米溶胶的用量较少，成本较低。
在本发明的再一个方面，本发明提供了一种铋铜硫氧和/或其复合材料。根据本发明的实施例，该铋铜硫氧和/或其复合材料是通过前面所述的方法制备的。发明人发现，该铋铜硫氧和/或其复合材料可以充分吸收可见光，从而在无外加光源时高效催化降解甲醛，且能够有效用于各种场合中甲醛的催化降解，特别适用于室内甲醛的催化降解，可重复多次利用，稳定性好，市场前景广阔。
根据本发明的实施例，所述铋铜硫氧复合材料的具体种类不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择，例如可以包括但不限于铋铜硫氧/贵金属纳米复合材料。在本发明的一些实施例中，所述铋铜硫氧/贵金属纳米复合材料可以具体为铋铜硫氧/金纳米复合材料。由此，可以进一步充分吸收可见光，在无外加光源时催化降解甲醛的效率更高，效果更好。
下面详细描述本发明的实施例。
实施例1
pH值为7的条件下制备的铋铜硫氧-金纳米复合材料在存在光照和温度梯度的条件下对甲醛的催化降解：
称取2.4g硝酸铋与60mL去离子水混合，搅拌10分钟，加入2.6g硝酸铜粉末，搅拌10分钟后待溶液变蓝。加入1.6g的NaOH后搅拌至絮凝，然后继续搅拌10分钟。向溶液中添加1g硫脲，搅拌10分钟后获得棕色溶液。再通过添加NaOH将溶液pH调节至7然后转移至水热反应釜，加热至160℃，保温12h。反复清洗烘干三次以后，获得BiCuSO(铋铜硫氧)粉末。
称取0.2g的上述BiCuSO的粉末，和0.05g的四氯化金粉末，加入50mL去离子水，搅拌10分钟。加入NaOH将pH值调至9，然后将溶液置于氙灯可见光照射下继续搅拌12h。将获得溶液离心，反复清洗烘干三次以后，获得BiCuSO/Au粉末，即为铋铜硫氧-金纳米复合材料。
图4为所述铋铜硫氧-金纳米复合材料的透射电子显微镜(TEM,JEM-2100,JEOL,200kV)照片。
称取上述铋铜硫氧-金纳米复合材料0.100g置于加热片的样品槽上，均匀平铺2.0cm×1.2cm的面积，将加热片放入12.5L的玻璃瓶(蜀牛)中，注入甲醛气体120mL，打开加热片，开始加热，控制玻璃瓶中的样品槽上最高温度与最低温度之差为约100℃(如图5中左侧的(a)图所示，最高温度值为176.6℃，最低温度值为71.1℃)，同时为了证实外界光照对测试结果的影响，测试玻璃瓶外的最高温度与最低温度之差保持在约5℃(如图5中右侧的(b)图所示)。5min后打开模拟太阳光照氙灯光源(Microsolar300北京泊菲莱科技有限公司)，分别在照射加热片10min和30min时(光照参数：光控模式，电流为13.2-13.3A，显示光强为546)，用内装5mL吸收液的大型气泡吸收管(崂应9011型青岛众瑞能仪器有限公司)采集气体，检测甲醛浓度(GB/T 18204.26-2000酚试剂分光光度法)，通过计算可得在照射加热片10min时甲醛去除率高达86.26％(甲醛去除率％＝[1-Ct/C0]×100％,其中，Ct为甲醛的实时浓度，C0为甲醛的初始浓度)。
实施例2
pH值为7的条件下制备的铋铜硫氧-金纳米复合材料在存在光照的条件下对甲醛的催化降解：
铋铜硫氧-金纳米复合材料的制备方法同实施例1。
称取上述铋铜硫氧-金纳米复合材料0.100g置于加热片的样品槽上，均匀平铺2.0cm×1.2cm的面积，将加热片放入12.5L的玻璃瓶(蜀牛)中，注入甲醛气体120mL。打开模拟太阳光照氙灯光源(Microsolar300北京泊菲莱科技有限公司)，分别在照射加热片10min和30min时(光照参数：光控模式，电流为13.2-13.3A，显示光强为546)，用内装5mL吸收液的大型气泡吸收管(崂应9011型青岛众瑞能仪器有限公司)采集气体，检测甲醛浓度(GB/T18204.26-2000酚试剂分光光度法)。
对比例1
pH值为7的条件下制备的铋铜硫氧-金纳米复合材料在存在温度梯度的条件下对甲醛的催化降解：
铋铜硫氧-金纳米复合材料的制备方法同实施例1。
称取上述铋铜硫氧-金纳米复合材料0.100g置于加热片的样品槽上，均匀平铺2.0cm×1.2cm的面积，将加热片放入12.5L的玻璃瓶(蜀牛)中，注入甲醛气体120mL。打开加热片，开始加热，控制玻璃瓶中的样品槽上最高温度与最低温度之差为约100℃，分别在10min和30min后，用内装5mL吸收液的大型气泡吸收管(崂应9011型青岛众瑞能仪器有限公司)采集气体，检测甲醛浓度(GB/T 18204.26-2000酚试剂分光光度法)。
上述实施例1、实施例2、对比例1在测试10min和30min时对甲醛的催化降解效率参见图6，其中，Ct为甲醛的实时浓度，C0为甲醛的初始浓度，t为时间(min)。
实施例3
pH值为7.5的条件下制备的铋铜硫氧-金纳米复合材料在存在光照和温度梯度的条件下对甲醛的催化降解：
称取2.4g硝酸铋与60mL去离子水混合，搅拌10分钟，加入2.6g硝酸铜粉末，搅拌10分钟后待溶液变蓝。加入1.6g的NaOH后搅拌至絮凝，然后继续搅拌10分钟。向溶液中添加1g硫脲，搅拌10分钟后获得棕色溶液。再通过添加NaOH将溶液pH调节至7.5然后转移至水热反应釜，加热至160℃，保温12h。反复清洗烘干三次以后，获得BiCuSO(铋铜硫氧)粉末。
称取0.2g的上述BiCuSO的粉末，和0.05g的四氯化金粉末，加入50mL去离子水，搅拌10分钟。加入NaOH将pH值调至9，然后将溶液置于氙灯可见光照射下继续搅拌12h。将获得溶液离心，反复清洗烘干三次以后，获得BiCuSO/Au粉末，即为铋铜硫氧-金纳米复合材料。
称取上述铋铜硫氧-金纳米复合材料0.100g置于加热片的样品槽上，均匀平铺2.0cm×1.2cm的面积，将加热片放入12.5L的玻璃瓶(蜀牛)中，注入甲醛气体120mL(如图5所示)。打开加热片，开始加热，控制玻璃瓶中的样品槽上最高温度与最低温度之差为约100℃，5min后打开模拟太阳光照氙灯光源(Microsolar300北京泊菲莱科技有限公司)，在照射加热片10min时(光照参数：光控模式，电流为13.2-13.3A，显示光强为546)，用内装5mL吸收液的大型气泡吸收管(崂应9011型青岛众瑞能仪器有限公司)采集气体，检测甲醛浓度(GB/T 18204.26-2000酚试剂分光光度法)，通过计算可得甲醛去除率为51.75％。
实施例4
pH值为8.5的条件下制备的铋铜硫氧-金纳米复合材料在存在光照和温度梯度的条件下对甲醛的催化降解：
称取2.4g硝酸铋与60mL去离子水混合，搅拌10分钟，加入2.6g硝酸铜粉末，搅拌10分钟后待溶液变蓝。加入1.6g的NaOH后搅拌至絮凝，然后继续搅拌10分钟。向溶液中添加1g硫脲，搅拌10分钟后获得棕色溶液。再通过添加NaOH将溶液pH调节至8.5然后转移至水热反应釜，加热至160℃，保温12h。反复清洗烘干三次以后，获得BiCuSO(铋铜硫氧)粉末。
称取0.2g的上述BiCuSO的粉末，和0.05g的四氯化金粉末，加入50mL去离子水，搅拌10分钟。加入NaOH将pH值调至9，然后将溶液置于氙灯可见光照射下继续搅拌12h。将获得溶液离心，反复清洗烘干三次以后，获得BiCuSO/Au粉末，即为铋铜硫氧-金纳米复合材料。
称取上述铋铜硫氧-金纳米复合材料0.100g置于加热片的样品槽上，均匀平铺2.0cm×1.2cm的面积，将加热片放入12.5L的玻璃瓶(蜀牛)中，注入甲醛气体120mL(如图5所示)。打开加热片，开始加热，控制玻璃瓶中的样品槽上最高温度与最低温度之差为约100℃，5min后打开模拟太阳光照氙灯光源(Microsolar300北京泊菲莱科技有限公司)，在照射加热片10min时(光照参数：光控模式，电流为13.2-13.3A，显示光强为546)，用内装5mL吸收液的大型气泡吸收管(崂应9011型青岛众瑞能仪器有限公司)采集气体，检测甲醛浓度(GB/T 18204.26-2000酚试剂分光光度法)，通过计算可得甲醛去除率高达88.89％。
实施例5
pH值为9.5的条件下制备的铋铜硫氧-金纳米复合材料在存在光照和温度梯度的条件下对甲醛的催化降解：
称取2.4g硝酸铋与60mL去离子水混合，搅拌10分钟，加入2.6g硝酸铜粉末，搅拌10分钟后待溶液变蓝。加入1.6g的NaOH后搅拌至絮凝，然后继续搅拌10分钟。向溶液中添加1g硫脲，搅拌10分钟后获得棕色溶液。再通过添加NaOH将溶液pH调节至9.5然后转移至水热反应釜，加热至160℃，保温12h。反复清洗烘干三次以后，获得BiCuSO(铋铜硫氧)粉末。
称取0.2g的上述BiCuSO的粉末，和0.05g的四氯化金粉末，加入50mL去离子水，搅拌10分钟。加入NaOH将pH值调至9，然后将溶液置于氙灯可见光照射下继续搅拌12h。将获得溶液离心，反复清洗烘干三次以后，获得BiCuSO/Au粉末，即为铋铜硫氧-金纳米复合材料。
称取上述铋铜硫氧-金纳米复合材料0.100g置于加热片的样品槽上，均匀平铺2.0cm×1.2cm的面积，将加热片放入12.5L的玻璃瓶(蜀牛)中，注入甲醛气体120mL(如图5所示)。打开加热片，开始加热，控制玻璃瓶中的样品槽上最高温度与最低温度之差为约100℃，5min后打开模拟太阳光照氙灯光源(Microsolar300北京泊菲莱科技有限公司)，在照射加热片10min时(光照参数：光控模式，电流为13.2-13.3A，显示光强为546)，用内装5mL吸收液的大型气泡吸收管(崂应9011型青岛众瑞能仪器有限公司)采集气体，检测甲醛浓度(GB/T 18204.26-2000酚试剂分光光度法)，通过计算可得甲醛去除率为60.82％。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种光催化降解甲醛的设备，其特征在于，包括铋铜硫氧和/或其复合材料，还包括：
光源，用于对所述铋铜硫氧和/或其复合材料进行光照；和
加热组件，用于对所述铋铜硫氧和/或其复合材料进行加热，并使所述铋铜硫氧和/或其复合材料中形成温度梯度，所述温度梯度为20-200℃，所述加热组件设置在所述设备的一侧，打开所述加热组件后所述加热组件进行加热，距离所述加热组件近的位置形成高温度区域，距离所述加热组件远的位置形成低温度区域，并利用温度场测试仪实时监测所述设备中各点的温度，从而使所述设备中的所述铋铜硫氧和/或其复合材料具有所述温度梯度。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述铋铜硫氧为二维层状结构。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述铋铜硫氧的复合材料为铋铜硫氧-金纳米复合材料。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述二维层状结构为片状结构。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，所述光源为氙灯。
6.一种利用权利要求1～5任一项所述的设备实施的光催化降解甲醛的方法，其特征在于，包括：
在光照条件下，使所述铋铜硫氧和/或其复合材料与甲醛接触，其中，所述铋铜硫氧和/或其复合材料中具有温度梯度，所述温度梯度为20-200℃。
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