CN108607583A - 一种光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合材料的制备方法与应用。本发明利用碳材料优异的吸附性能和导电性能结合卤氧铋光催化剂优异的光催化性能协同去除挥发性有机物。当挥发性有机物被碳材料有效吸附到复合催化剂的表面时，卤氧铋能够催化降解吸附到表面的挥发性有机物。同时，碳材料还可以提高卤氧铋的光催化效率，从而高效地去除挥发性有机物。本发明提供的光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂中卤氧铋负载在碳材料的表面。当空气中的VOCs被光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂中的碳材料吸附到表面时，负载在碳材料表面的卤氧铋在光照作用下，能够将VOCs降解掉，达到彻底净化VOCs的目的。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化领域，尤其涉及一种光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
环境中挥发性有机物(VOCs)浓度过高容易引起急性中毒，即使环境中浓度较低，长期接触也会对人体健康产生不良影响。因此，室内VOCs的净化具有重要意义。
近年来，净化室内VOCs的方法主要有吸附法，吸附法是指利用一系列具有强吸附能力的吸附剂对室内VOCs进行净化和控制的方式。常用的吸附剂主要为碳材料，但是碳材料对VOCs的吸附是物理吸附，如果不及时更换和处理碳材料，容易造成碳材料吸附饱和，而且吸附上的VOCs可能会再次释放到空气中，二次污染室内空气。
发明内容
本发明提供了一种光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂在吸附VOCs的同时能够降解VOCs，达到了彻底净化空气的目的。
本发明提供了一种光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将卤氧铋、碳材料和醇类有机溶剂混合，得到混合料液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合料液在密闭条件下加热后，进行固液分离，得到光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂；所述加热的温度为20～180℃。
优选的，所述步骤(1)中卤氧铋与碳材料的质量比为0.1～10:1。
优选的，所述步骤(1)中卤氧铋和碳材料的总质量与醇类有机溶剂的体积比为0.1～15g/L。
优选的，所述步骤(1)中卤氧铋的制备方法包括以下步骤：
(a)将硝酸铋、卤化钾在醇类有机溶剂中混合，得到混合溶液；
(b)将所述步骤(a)得到的混合溶液在密闭条件下加热后，进行固液分离，得到卤氧铋；所述加热的温度为20～180℃。
优选的，所述步骤(a)中硝酸铋和卤化钾的摩尔比为0.1～10:1。
优选的，所述步骤(b)中加热的时间为7～18h。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂，以碳材料为载体，卤氧铋负载在载体上。
优选的，所述卤氧铋在碳材料上的负载量为5～95wt.％。
优选的，所述碳材料包括碳材料、碳纳米管或氧化石墨烯。
本发明还提供了上述技术方案所述光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂在吸附VOCs中的应用。
本发明提供了一种光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂的制备方法，将卤氧铋、碳材料和醇类有机溶剂混合，得到混合料液；将混合料液在密闭条件下加热后，进行固液分离，得到光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂；所述加热的温度为20～180℃；所述步骤(1)中卤氧铋与碳材料的质量比为0.1～10:1。本发明将卤氧铋与碳材料的质量比控制在0.1～10:1范围内，在20～180℃密闭条件下，将卤氧铋和碳材料复合，使碳材料掺杂在卤氧铋中。利用碳材料的吸附性能将空气中的VOCs吸附在碳基卤氧铋复合催化剂表面，负载在碳材料表面的卤氧铋在光照作用下，能够将VOCs降解掉，达到彻底净化VOCs的目的，同时碳材料优异的导电性能可以提高卤氧铋的光催化性能。如本发明实施例所示，本发明提供的光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂对甲醛的去除率为99.5％～99.6％，对苯系物混合气体的去除率达92.4％～95.6％。
附图说明
图1为本发明提供的光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂对VOCs的吸附降解过程。
具体实施方式
本发明提供了一种光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将卤氧铋、碳材料和醇类有机溶剂混合，得到混合料液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合料液在密闭条件下加热后，进行固液分离，得到光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂；所述加热的温度为20～180℃。
本发明将卤氧铋、碳材料和醇类有机溶剂混合，得到混合料液。
在本发明中，所述卤氧铋的制备方法优选包括以下步骤：
(a)将硝酸铋、卤化钾在醇类有机溶剂中混合，得到混合溶液；
(b)将所述步骤(a)得到的混合溶液在密闭条件下加热后，进行固液分离，得到卤氧铋；所述加热的温度为20～180℃。
本发明将硝酸铋、卤化钾在醇类有机溶剂中混合，得到混合溶液。在本发明中，所述硝酸铋和卤化钾的摩尔比优选为0.1～10:1，进一步优选为1～7:1，更优选为2～6:1，最优选为3～5:1。
在本发明中，所述硝酸铋优选为五水硝酸铋。在本发明中，所述卤化钾优选为溴化钾、氯化钾和碘化钾。在本发明中，所述醇类有机溶剂优选为多元醇，更优选为乙二醇。
在本发明中，所述硝酸铋、卤化钾在醇类有机溶剂中的混合方式优选为将硝酸铋与部分醇类有机溶剂混合，得到硝酸铋溶液；将卤化钾与剩余的醇类有机溶剂混合，得到卤化钾溶液；将所述硝酸铋溶液和卤化钾溶液混合，得到混合溶液。
本发明优选将硝酸铋与部分醇类有机溶剂混合，得到硝酸铋溶液；所述硝酸铋溶液的质量浓度优选为0.01～5g/mL，进一步优选为0.05～4g/mL，更优选为0.1～3g/mL，最优选为1.0～2.0g/mL。本发明对硝酸铋与醇类有机溶剂混合的方式没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。
在本发明中，硝酸铋中的铋离子与硝酸铋中的结晶水分子在醇类有机溶剂中发生式I所示水解反应：
2Bi3++2H2O＝[Bi2O2]2++4H+ 式I。
本发明优选将卤化钾与剩余的醇类有机溶剂混合，得到卤化钾溶液；所述卤化钾溶液的质量浓度优选为0.01～5g/mL，进一步优选为0.1～4g/mL，更优选为1～3g/mL。本发明对卤化钾与醇类有机溶剂混合的方式没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。
得到卤化钾溶液和硝酸铋溶液后，将所述硝酸铋溶液和卤化钾溶液混合，得到混合溶液；本发明进一步优选将所述卤化钾溶液滴加到硝酸铋溶液中，然后搅拌，得到混合溶液。
在本发明中，所述滴加的速率优选为1～5μL/s，进一步优选为2～4μL/s，更优选为2.5～3.5μL/s。本发明对搅拌的时间没有特别限制，搅拌至卤化钾和硝酸铋完全溶解即可。在本发明中，所述搅拌的时间优选为30～60min。本发明优选采用逐滴滴加的方式将硝酸铋与卤化钾混合，有利于使硝酸铋与卤化钾之间充分混合。
得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液在密闭条件下加热，然后固液分离，得到卤氧铋。
本发明所述混合溶液在加热过程中，卤化钾和双铋离子层发生式II所示反应：
[Bi2O2]2++2X-＝2BiOX(X＝Cl、Br、I) 式II。
在本发明中，所述加热的温度优选为20～180℃，进一步优选为50～170℃，更优选为80～150℃，最优选为100～140℃；所述加热的时间优选为7～18h，进一步优选为10～15h，更优选为11～14h，最优选为12～13h。
在本发明中，所述密闭条件通过反应釜维持；所述反应釜的体积优选为50～200mL，进一步优选为80～180mL，更优选为100～150mL，最优选为100mL。本发明优选在上述体积的反应釜中进行反应，有利于使反应在合适的温度和压力下进行，制备得到卤氧铋。
本发明对加热得到的反应产物进行固液分离，得到卤氧铋。
在本发明中，所述固液分离的方式优选为过滤，本发明对过滤的具体方式没有特别限定，采用本领域技术人员所熟知的过滤方式即可。
本发明通过固液分离得到滤液和滤饼。本发明优选对滤饼依次进行水洗、醇洗和烘干，得到卤氧铋。在本发明中，所述卤氧铋优选包括溴氧铋、氯氧铋或碘氧铋。
本发明优选对滤饼进行水洗，洗掉反应中未反应完的原料，本发明对所述水洗的具体操作没有特别限制，采用本领域技术人员所熟知的水洗操作即可。
本发明优选对水洗后的滤饼进行醇洗，洗掉水洗过程中的去离子水；在本发明中，所述醇洗用洗涤剂优选为质量分数为95％的乙醇水溶液。本发明对醇洗的具体操作没有特别限制，采用本领域技术人员所熟知的醇洗操作即可。
本发明优选对醇洗后的滤饼进行烘干，得到卤氧铋。在本发明中，所述烘干的温度优选为50～70℃，进一步优选为55～65℃，更优选为70℃；所述烘干的时间优选为10～14h，进一步优选为11～13h，更优选为12h。本发明提供的合成卤氧铋的方法，有利于制备得到光催化效果好的卤氧铋。
得到卤氧铋后，本发明将卤氧铋、碳材料和醇类有机溶剂混合，得到混合料液。
在本发明中，所述卤氧铋和碳材料的质量比优选为0.1～10:1，进一步优选为0.5～8:1，更优选为1～6:1，最优选为2～4:1。
在本发明中，所述卤氧铋和碳材料的总质量与醇类有机溶剂的体积比优选为0.1～15g/L，进一步优选为1.0～10g/L，更优选为4～6g/L。在本发明中，所述醇类有机溶剂优选为乙醇水溶液，所述乙醇水溶液中水和乙醇的体积比优选为0.5～2:1，进一步优选为0.8～1.8:1，更优选为1.0～1.5:1。在本发明中，所述醇类有机溶剂为卤氧铋掺杂在碳材料表面提供了反应环境。
本发明优选采用超声混合的方式将卤氧铋、碳材料和醇类有机溶剂混合。在本发明中，所述超声的功率优选为250～350W，进一步优选为280～320W，更优选为300W；所述超声的时间优选为1～1.5h。
得到混合料液后，本发明将所述混合料液在密闭条件下加热，然后进行固液分离，得到碳基卤氧铋复合催化剂。
在本发明中，所述加热的温度为20～180℃，优选为50～170℃，进一步优选为80～160℃，更优选为100～140℃；所述加热的时间优选为3～5h，进一步优选为3.5～4.5h，更优选为4h。
本发明在密闭条件下对混合料液进行加热。本发明优选在反应釜中对混合料液进行加热；所述反应釜的体积优选为50～200mL，进一步优选为80～180mL，更优选为100～150mL，最优选为100mL。本发明优选在上述体积的反应釜中进行反应，有利于使反应在合适的温度和压力下进行，制备得到碳基卤氧铋复合催化剂。
在本发明中，所述碳材料表面带有一定电负性，所述卤氧铋结构中的[X2O2]2+带正电，所述[X2O2]2+包括[Br2O2]2+、[Cl2O2]2+或[I2O2]2+。在加热过程中，所述碳材料和卤氧铋通过正负电荷相互吸引结合，使卤氧铋结合在碳材料表面的吸附位点上。当空气中的VOCs被碳基卤氧铋复合催化剂中的碳材料吸附到碳基卤氧铋复合催化剂表面时，碳基卤氧铋复合催化剂中的卤氧铋在光照作用下，能够将VOCs降解掉，达到原位再生的目的。
本发明通过加热处理，有利于使卤氧铋负载在活性炭的表面，进而有利于提高碳基卤氧铋复合催化剂对污染物的吸附降解效果。
本发明对加热得到的反应产物进行固液分离，得到碳基卤氧铋复合催化剂。
在本发明中，所述固液分离的方式优选为过滤，本发明对过滤的具体方式没有特别限定，采用本领域技术人员所熟知的过滤方式即可。
本发明通过固液分离得到滤液和滤饼。本发明优选对滤饼依次进行水洗、醇洗和烘干，得到卤氧铋。
本发明优选对滤饼进行水洗，洗掉反应中未反应完的原料，本发明对水洗的具体操作没有特别限制，采用本领域技术人员所熟知的水洗操作即可。
本发明优选对水洗后的滤饼进行醇洗，洗掉水洗过程中的去离子水，在本发明中，所述醇洗用洗涤剂优选为质量分数为95％的乙醇水溶液。本发明对醇洗的具体操作没有特别限制，采用本领域技术人员所熟知的醇洗操作即可。
本发明优选对醇洗后的滤饼进行烘干，得到碳基卤氧铋复合催化剂。
在本发明中，所述烘干的温度优选为70～90℃，进一步优选为75～85℃，更优选为80℃；所述烘干的时间优选为10～14h，进一步优选为11～13h，更优选为12h。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂，其中碳材料掺杂在卤氧铋中。
在本发明中，所述卤氧铋的粒径优选为0.5～5μm。
在本发明中，所述碳材料优选为活性炭、碳纳米管或氧化石墨烯。在本发明中，所述活性炭的粒径优选为20～40目，进一步优选为25～35目；所述活性炭的比表面积优选为500～2000m2/g，进一步优选为600～1500m2/g，更优选为700～1000m2/g。本发明优选将碳材料的粒径和比表面积分别控制在上述范围内，有利于提高对空气中VOCs的吸附量。
在本发明中，所述碳纳米管和氧化石墨烯的比表面积独立地优选为500～2000m2/g，进一步优选为600～1500m2/g，更优选为700～1000m2/g。
在本发明中，所述碳材料作为载体，在其表面负载卤氧铋，有利于在吸附VOCs的同时，将吸附的VOCs降解掉。
在本发明中，所述卤氧铋在碳材料上的负载量优选为5～95wt.％，进一步优选为10～90wt.％，更优选为30～70wt.％，最优选为40～60wt.％。本发明优选将碳材料在卤氧铋中的掺杂量控制在上述范围，有利于卤氧铋纳米颗粒与碳材料有效地复合。
本发明充分利用了碳材料的吸附性能和卤氧铋的降解性能，使碳材料先对污染物进行吸附，然后卤氧铋对吸附的污染物进行降解，从而达到彻底净化空气的目的。
在本发明中，所述碳基卤氧铋复合催化剂净化VOCs的机理过程如图1所示。在本发明中，所述碳基卤氧铋复合催化剂中卤氧铋在光照条件能够降解VOCs；所述卤氧铋在光照下在价带产生激发电子，激发电子从价带跃迁至导带，会在价带上留下一个空穴，空穴具有氧化作用，而激发的电子会迁移到卤氧铋表面具有还原作用；当VOCs与卤氧铋接触时，卤氧铋通过空穴的氧化作用和电子的还原作用，能够将VOCs中甲醛或苯系物降解为二氧化碳和水。由图1可知，本发明提供的碳基卤氧铋复合催化剂在吸附VOCs污染物的同时，能够降解VOCs，达到彻底净化空气的目的。
本发明还提供了上述技术方案所述碳基卤氧铋复合催化剂或者上述制备方法得到的碳基卤氧铋复合催化剂在吸附VOCs中的应用。在本发明中，所述VOCs优选包括甲醛和/或苯系化合物。
在本发明中，所述碳基卤氧铋复合催化剂在吸附VOCs中的应用优选为：将碳基卤氧铋复合催化剂置于待吸附的含有VOCs的体系中，在光照条件下进行吸附。
在本发明中，所述碳基卤氧铋复合催化剂的质量与所述含有VOCs的体系中VOCs的体积比优选为0.1g:0.5～2L，进一步优选为0.1g:1.0～1.5L，更优选为0.1g:1.2～1.4L。
在本发明中，所述含有VOCs的体系中VOCs的浓度优选为90～110ppm，进一步优选为100ppm。
在本发明中，当所述碳基卤氧铋复合催化剂优选为碳基溴氧铋复合催化剂或者碳基碘氧铋复合催化剂时，所述光照条件优选为80～120W氙灯光源，进一步优选为100W氙灯光源；当所述碳基卤氧铋复合催化剂优选为碳基氯氧铋复合催化剂时，所述光照条件优选为紫外光，所述紫外光的功率优选为80～120W，进一步优选为100W。在本发明中，所述紫外光优选为在氙灯光源中加上420nm滤光片。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
将3.88g五水硝酸铋溶解于40mL乙二醇水溶液中形成溶液A，再将0.632g溴化钾溶解于40mL的乙二醇水溶液中形成溶液B，随后B溶液逐滴滴加入A，室温下磁力搅拌30分钟，将混合溶液转移至100mL水热反应釜中160℃反应12小时，过滤获得沉淀物并水洗3遍，醇洗3遍，烘箱中60℃烘12小时，得到溴氧铋。
将溴氧铋、活性炭按照质量比为1:1称量后分散入水醇比为2:1的水醇溶液中(去离子水的体积为53.4ml，乙醇体积为26.7ml)，卤氧铋和碳材料的总质量与醇类有机溶剂的体积比为1g/L，其中活性炭的粒径为20目，比表面积为500m2/g，之后将混合液放入100ml水热反应釜中，保持活性炭80wt.％的负载量，把水热反应釜密封以后，放入120℃烘箱中，保温4小时，然后取出水热反应釜待其自然冷却后，打开并将所得产物倒入超滤杯中滤出沉淀物，并用去离子水和乙醇反复过滤洗涤，所得的粉体放入烘箱在80℃烘10小时，得到碳基溴氧铋复合催化剂。
实施例2
将3.88g五水硝酸铋溶解于40mL乙二醇水溶液中形成溶液A，再将0.476g氯化钾溶解于40mL的乙二醇水溶液中形成溶液B，随后B溶液逐滴滴加入A，室温下磁力搅拌30分钟，将混合溶液转移至100mL水热反应釜中150℃反应13小时，过滤获得沉淀物并水洗3遍，醇洗3遍，烘箱中55℃烘14小时。
将氯氧铋、碳纳米管按照质量比为1:2称量后分散入水醇比为2:1的水醇溶液中(去离子水的体积为53.4ml，乙醇体积为26.7ml)，卤氧铋和碳材料的总质量与醇类有机溶剂的体积比为5g/L，其中碳纳米管的粒径为40目，比表面积为1000m2/g，之后将混合液放入100ml水热反应釜中，保持碳纳米管70wt.％的负载量，把水热反应釜密封以后，放入125℃烘箱中，保温4小时，然后取出水热反应釜待其自然冷却后，打开并将所得产物倒入超滤杯中滤出沉淀物，并用去离子水和乙醇反复过滤洗涤，所得的粉体放入烘箱在80℃烘10小时，得到碳基氯氧铋复合催化剂。
实施例3
将3.88g五水硝酸铋溶解于40mL乙二醇水溶液中形成溶液A，再将0.632g溴化钾溶解于40mL的乙二醇水溶液中形成溶液B，随后B溶液逐滴滴加入A，室温下磁力搅拌30分钟，将混合溶液转移至100mL水热反应釜中160℃反应12小时，过滤获得沉淀物并水洗3遍，醇洗3遍，烘箱中65℃烘10小时。
将溴氧铋、石墨烯按照质量比为1:2称量后分散入水醇比为2:1的水醇溶液中(去离子水的体积为53.4ml，乙醇体积为26.7ml)，卤氧铋和碳材料的总质量与醇类有机溶剂的体积比为10g/L，其中石墨烯的比表面积为1000m2/g，之后将混合液放入100ml水热反应釜中，保持石墨烯60wt.％的负载量，把水热反应釜密封以后，放入120℃烘箱中，保温4小时，然后取出水热反应釜待其自然冷却后，打开并将所得产物倒入超滤杯中滤出沉淀物，并用去离子水和乙醇反复过滤洗涤，所得的粉体放入烘箱在80℃烘10小时，得到碳基溴氧铋复合材料。
实施例4
将3.88g五水硝酸铋溶解于40mL乙二醇水溶液中形成溶液A，再将1.904g溴化钾溶解于40mL的乙二醇水溶液中形成溶液B，随后B溶液逐滴滴加入A，室温下磁力搅拌30分钟，将混合溶液转移至100mL水热反应釜中150℃反应10小时，过滤获得沉淀物并水洗3遍，醇洗3遍，烘箱中60℃烘12小时。
将溴氧铋、粉末活性炭按照质量比为3:1称量后分散入水醇比为2:1的水醇溶液中(去离子水的体积为53.4ml，乙醇体积为26.7ml)，卤氧铋和碳材料的总质量与醇类有机溶剂的体积比为15g/L，其中溴氧铋的比表面积为700m2/g，之后将混合液放入100ml水热反应釜中，保持活性炭50wt.％的负载量，把水热反应釜密封以后，放入110℃烘箱中，保温4小时，然后取出水热反应釜待其自然冷却后，打开并将所得产物倒入超滤杯中滤出沉淀物，并用去离子水和乙醇反复过滤洗涤，所得的粉体放入烘箱在80℃烘10小时，得到碳基卤氧铋复合催化剂。
对比例1
将溴氧铋、活性炭按照质量比为1:1的比例混合，得到混合物吸附剂，其中活性炭的比表面积为1000m2/g。
对比例2
以溴氧铋为催化剂。
应用例1
将实施例1～3制备得到的碳基卤氧铋复合催化剂和对比例1～2的催化剂分别加入模拟有机污染物中，模拟有机污染物由浓度为100ppm甲醛混合空气配制而成，即甲醛在模拟有机污染物中的浓度为100ppm，所制备的复合光催化剂的投加量为0.1g/L。反应器采用有机玻璃制作，当碳基卤氧铋复合催化剂为碳基溴氧铋复合催化剂时，光源为100W氙灯光源，反应时间为2小时；当碳基卤氧铋复合催化剂为碳基氯氧铋复合催化剂时，光源为100W氙灯光源加了420nm的滤光片，反应时间为2小时。测试结果如表1所示。所述甲醛去除率的计算方法为HCHOconversion(％)＝[HCHO]out/[HCHO]in×100％，其中HCHOconversion(％)表示：甲醛的去除率，[HCHO]out表示反应结束后剩余的甲醛的体积浓度，[HCHO]in表示初始甲醛的体积浓度。
表1实施例1～3和对比例1～2催化剂对甲醛的去除率
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 甲醛去除率 | 99.5％ | 99.5％ | 99.6％ | 56.7％ | 40％ |
由表1测试结果可知，本发明提供的碳基卤氧铋复合材料对甲醛的吸附效果较好，甲醛去除率为99.5～99.6％。
应用例2
按照应用例1的方式进行实验，区别在于，将“浓度为100ppm甲醛混合空气”替换为“浓度为100ppm的苯系物混合空气”，即苯系物在模拟有机污染物中的浓度为100ppm。测试实施例1～4和对比例1对“浓度为100ppm的苯系物混合空气”的吸附效果。所述苯系物去除率的计算方法为：苯系物conversion(％)＝[苯系物]out/[苯系物]in×100％，其中苯系物conversion(％)表示：苯系物的去除率，[苯系物]out表示反应结束后剩余的苯系物的体积浓度，[苯系物]in表示初始苯系物的体积浓度。结果如表2所示。
表2实施例1～3和对比例1～2的催化剂对苯系物的去除率
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 苯系物去除率 | 95.6％ | 92.4％ | 93.5％ | 43.5％ | 30％ |
由表2测试结果可知，本发明提供的碳基卤氧铋复合材料对苯系物的吸附效果较好，苯系物去除率可达92.4％～95.6％。
应用例3
对实施例1得到的碳基溴氧铋复合催化剂进行循环实验，反应完的催化剂在紫外光下照射3h，确保催化剂表面不含有甲醛、苯系物等降解的中间产物，将处理后的催化剂按照应用例1的条件重新进行吸附降解实验。本发明提供的碳基溴氧铋复合催化剂在循环50次后，对甲醛的去除率仍达99.3％，循环性能好。
应用例4
将实施例1得到的碳基溴氧铋复合催化剂在黑暗中进行催化实验，模拟有机污染物为浓度100ppm的甲醛空气，所制备的复合光催化剂的投加量为0.1g/L。实验1h后，对甲醛的去除率达到40％。然后使用100W氙灯进行光照，甲醛进一步去除，最终去除率达到99％。
由以上实施例可知，本发明提供的碳基卤氧铋复合催化剂能够有效去除空气中甲醛、苯系物混合物等，对空气中甲醛的去除率达99.5％～99.6％，对空气中苯系物混合物的去除率达92.4％～95.6％；且本发明提供的碳基卤氧铋复合催化剂循环性能较好，循环50次后，仍对空气中甲醛具有较好的去除效果，去除率达99.3％。
Claims (10)
1.一种光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将卤氧铋、碳材料和醇类有机溶剂混合，得到混合料液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合料液在密闭条件下加热后，进行固液分离，得到光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂；所述加热的温度为20～180℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中卤氧铋与碳材料的质量比为0.1～10:1。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中卤氧铋和碳材料的总质量与醇类有机溶剂的体积比为0.1～15g/L。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中卤氧铋的制备方法包括以下步骤：
(a)将硝酸铋、卤化钾在醇类有机溶剂中混合，得到混合溶液；
(b)将所述步骤(a)得到的混合溶液在密闭条件下加热后，进行固液分离，得到卤氧铋；所述加热的温度为20～180℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中硝酸铋和卤化钾的摩尔比为0.1～10:1。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中加热的时间为7～18h。
7.一种权利要求1～6任一项所述制备方法制备得到的光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂，以碳材料为载体，卤氧铋负载在载体上。
8.根据权利要求7所述的碳基卤氧铋复合催化剂，其特征在于，所述卤氧铋在碳材料上的负载量为5～95wt.％。
9.根据权利要求7所述的碳基卤氧铋复合催化剂，其特征在于，所述碳材料包括活性炭、碳纳米管或氧化石墨烯。
10.权利要求7～9任一项所述光催化降解挥发性有机物碳基卤氧铋复合催化剂在吸附VOCs中的应用。
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2018
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