CN109201114A - 一种水性光催化材料溶胶及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
一种水性光催化材料溶胶及其制备方法和用途，该方法包括：1)将金属盐、烷基卤化铵、g‑C3N4和CeO2纳米粉末加入去离子水中，超声条件下搅拌至烷基卤化铵溶解，且g‑C3N4粉末分散为透明状，形成溶液A；2)将银盐加入到去离子水中，搅拌至完全溶解，形成溶液B。3)将溶液B倒入快速搅拌的溶液A中，陈化后得到中性、稳定和透明的光催化剂溶胶。制备方法在室温下进行，条件温和，操作简单，原料易得，最终制得胶体稳定、透明、呈中性，可直接与内、外墙涂料混合使用，或者喷涂于家具、门窗、天花板等物件上，催化剂与物件结合牢固，可使室内甲醛、NOx和NH3等气体污染物短时间内达到国家标准。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料及光催化领域，尤其是一种水性光催化材料溶胶及其制备方法和用途。
背景技术
工业及生活中产生的NOx、CO、可挥发性有机溶剂(VOCs)等污染物排放不但直接威胁人类健康，而且会在环境作用下生成雾霾，严重污染大气环境，造成二次污染。
光催化氧化是一种高级氧化工艺，能产生具有强氧化性的活性物种如羟基自由基、活性氧自由基等直接氧化降解大部分有机物。光催化氧化技术具有很多优点，诸如无毒，低成本，低功耗，高效率及无二次污染等，在环境处理受到广泛关注。光催化剂用于有机污染物治理时，一种有效实用方法是将其制备成纳米溶胶，作为内、外墙涂料及光催化粉体的前体材料和光催化活性中心，利用其高比表面积和高分散性提高光催化剂的使用效率和对有害有机物的降解效率。
在申请号为01115625.2的中国专利中，公开了一种二氧化钛纳米涂料，由二氧化钛纳米粒子、有机硅粘接剂、水与醇组成的溶剂混合均匀制得，该涂料能够在基材的表面形成二氧化铁纳米透明涂层，在光的照射下具有对有机物的氧化分解能力。在专利CN102949991 A中，公开了一种溶胶-凝胶法制备具有光催化性能的BiVO4薄膜的制备方法，首先制成具有光催化性能的BiVO4溶胶，和旋涂法制备出了纯单斜相BiVO4薄膜，并且制备出的BiVO4薄膜在可见光照射下具有一定的光催化活性。在专利申请号为CN200810016610.5和CN201010174181.1公布了关于Ag/AgBr的制备方法，Ag的存在不仅使电子、空穴对更易分离，同时银纳米颗粒在可见光区的表面等离子体共振吸收也使AgBr在可见光区的吸收增强,使其在整个可见光区都有很强的吸收，大大提高了对太阳光的利用率吸。
但上述技术分别存在如下问题：目前广泛研究应用的TiO2溶胶光催化技术在实际应用中还存在比如：紫外光利用率低，可见光不吸收，对整个太阳光谱响应差；表面缺少捕获中心，光生电子空穴容易复合等问题。而BiVO4光催化溶胶中的主要活性中心钒化合物(钒盐)对人和动物具有毒性，容易引起二次污染。上述专利中Ag/AgBr的制备方法过程复杂，合成的AgBr粒子的粒径为1～3μm，得到的是粗颗粒状的产物，且需要在高温下长时间反应，催化剂性能有限。重要的是，已公开的专利均只对部分VOCs有活性，不能同时净化NOx等污染物，而本专利可以同时同时净化甲醛和NOx。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种水性光催化材料溶胶及其制备方法和用途。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种光催化剂溶胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将金属盐、烷基卤化铵、g-C3N4和CeO2纳米粉末按适量比例加入到去离子水中，在超声条件下搅拌至烷基卤化铵完全溶解，且g-C3N4粉末分散为透明状，形成溶液A；
2)将银盐加入到去离子水中，搅拌至完全溶解，形成溶液B。
3)以步骤2)得到的溶液B倒入快速搅拌的溶液A中，陈化适当时间后得到中性、稳定和透明的光催化剂溶胶。
进一步地：
所述步骤1)中的所述金属盐为硝酸铂、硝酸钯、硝酸银、溴化钠、溴化钾、氯化镁及氯化钡中的一种或者几种的混合物。
所述步骤1)烷基卤化铵为十六烷基三甲基卤化铵、十四烷基三甲基卤化铵、十二烷基三甲基卤化铵、十烷基三甲基卤化铵和十八烷基三甲基卤化铵中一种或者几种的混合物。
控制溶胶固含量为0.5％～1.5％。
所述银盐为AgNO3。
控制所述金属盐的金属质量：所述银盐的Ag的质量：g-C3N4：CeO2＝0.1:5:50:44.9。
控制卤化物的物质总量和银离子的物质总量为1:1。
控制反应温度以及陈化温度为室温～80℃。
步骤3)中A液的搅拌速度为100-3000rpm，超声功率1K～100K HZ。
一种根据所述的制备方法制得的光催化剂溶胶。该溶胶胶体稳定、透明，pH＝7.0，粒径分布较窄。
本发明弥补了现有技术的不足，以g-C3N4粉体、CeO2纳米粉、金属盐、银盐、硅溶胶和表面活性剂为原料，采用原位快速形核法得到具有较小晶粒尺寸的催化剂溶胶，其中采用超声法制备高比表面的单层g-C3N4材料，利用g-C3N4结构中的嗪环稳定快速形核法在其表面制备纳米AgX(X＝Cl-、Br-)，从而获得粒度小且均匀的溶胶颗粒。加入硅溶胶使该催化剂溶胶与墙壁、家具、门窗、石膏板等物件牢固结合，而且可以使溶胶干燥后保持大的比表面积具有强的VOCs吸附性能；特别的，g-C3N4与AgX结合可以使催化剂的光响应拓展至可见光乃至近红外光，使催化剂具有更好的太阳光光催化性能。本方法在室温下进行，条件温和，操作简单，原料易得。通过条件优化最终得到中性、稳定、透明和无毒的光催化剂溶胶。将得到的溶胶用于太阳光和室内光线条件下将甲醛等VOC完全降解。
本发明的水性光催化剂溶胶，是以AgNO3为银源，以金属卤化物为卤源及以阳离子表面活性剂烷基卤化铵稳定剂，采用快速形核法得到具有较小晶粒尺寸的AgX纳米溶胶，通过超声剥离g-C3N4获得高分散的单层片状g-C3N4，同时加入纳米CeO2提高催化剂对NOx的吸附和净化性能。反应条件温和，操作简单，原料易得。制得胶体稳定、透明，pH＝7.0，粒径分布较窄，太阳光催化活性高。其可以作为内、外墙涂料、臭气净化材料、车内等密闭空间的气态污染物的净化，光催化活性优异：可见光条件下5h密闭空间中甲醛降解率达到100％、甲苯降解率达到60％和NOx降解率达到100％。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中实例6中催化剂的光催化降解甲醛活性图；
图2是本发明具体实施方式中实例6中催化剂的甲苯光催化氧化活性；
图3是本发明具体实施方式中实例6中催化剂的NOx光催化降解活性图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一种实施例中，一种水性光催化剂溶胶制备方法，包括以下步骤：
1)将g-C3N4、CeO2纳米粉、金属盐和烷基卤化铵加入到适当温度的去离子水中，强力超声+磁力搅拌至烷基卤化铵完全溶解且g-C3N4粉末分散为透明状，为溶液A。
优选地，所述步骤1)中的所述金属盐为硝酸铂、硝酸钯、溴化钠、溴化钾、氯化镁及氯化钡中的一种或者几种的混合物。所述金属盐优选为贵金属盐。
优选地，烷基卤化铵为十六烷基三甲基卤化铵、十四烷基三甲基卤化铵、十二烷基三甲基卤化铵、十烷基三甲基卤化铵和十八烷基三甲基卤化铵中一种或者几种的混合物。
2)将银盐加入到一定温度的去离子水中，匀速磁力搅拌至完全溶解，为溶液B。
优选地，银盐采用AgNO3。
3)以步骤2)得到的溶液B迅速倒入快速搅拌的溶液A中，陈化适当时间后冷却至室温，最终得到中性、稳定和透明的光催化剂溶胶。
一些优选实施例中，溶胶固含量为0.5％～1.5％。
一些优选实施例中，控制所述金属盐的金属质量：所述银盐的Ag的质量：g-C3N4：CeO2＝0.1:5:50:44.9。
一些优选实施例中，控制卤化物的物质总量和银离子的物质总量为1:1。
一些优选实施例中，控制反应温度以及陈化温度为室温～80℃，更优选28-40℃。
一些优选实施例中，步骤3)中A液的搅拌速度为100-3000rpm，更优选搅拌速度为2000-3000rpm，超声功率1K～100K HZ。
根据一个优选实施例，在所述步骤3)中控制所述贵金属盐的金属质量：所述银盐的Ag的质量：g-C3N4：CeO2＝0.1:5:50:44.9；控制反应温度以及陈化为28-40℃；混合过程中A液的搅拌速度为2000-3000rpm。
根据实施例的制备方法制得水性光催化剂溶胶，制得胶体稳定、透明，pH＝7.0，粒径分布较窄，胶粒粒径约为10nm。
光催化剂溶胶可作为内、外墙涂料及光催化粉体的前体材料和光催化活性中心，降解空气中的NOx、CO和VOCs等气体污染物。
在另一种实施例中，一种水性光催化剂溶胶，是以银盐如AgNO3为银源，以金属卤化物为卤源及以阳离子表面活性剂烷基卤化铵稳定剂，加入纳米CeO2，采用快速形核法得到具有较小晶粒尺寸的AgX纳米溶胶，贵金属纳米粒子通过后续g-C3N4和AgX表面光催化反应生成的光生电子在AgX和g-C3N4材料表面原位生成。纳米CeO2可以吸附NOx并与贵金属相互作用催化还原NOx为N2。反应条件温和，操作简单，原料易得。制得胶体稳定、透明，pH＝7.0，胶体颗粒粒径分布较窄。
如下通过设置多个实例，并进行实验验证本具体实施方式中制备的电极结构和性能。
实例1：
将0.018g NaBr和0.3g的十六烷基三甲基卤化铵(CTAB)加入到250ml的25℃的去离子水中，强力超声分散+匀速磁力搅拌至完全溶解，为溶液A。另将0.025g的AgNO3、0.6mg的Pt(NO3)2、0.31g的g-C3N4、0.28g的CeO2和5g硅溶胶加入到250ml的25℃的去离子水中，强力超声分散+匀速磁力搅拌至完全溶液透明，为溶液B。将得到的溶液B迅速倒入快速搅拌的溶液A中，陈化10min，取名为S1.
实例2：
本实例与实例1的不同之处在于：溶液B中的CeO2去掉，其它组分不变，取名为S2。
实例3：
本实例与实例1的不同之处在于：溶液B中的Pt(NO3)2去掉，其它组分不变，取名为S3。
实例4：
本实例与实例1的不同之处在于：溶液B中的g-C3N4去掉，其它组分不变，取名为S4。
实例5：
本实例与实例1的不同之处在于：溶液B中的AgNO3去掉，其它组分不变，取名为S5。
本发明的制备方法在室温下进行，条件温和，操作简单，原料易得，最终制得胶体稳定、透明、呈中性，可以直接与内、外墙涂料混合使用，或者喷涂于家具、门窗、天花板等物件上，催化剂与物件结合牢固，可以使室内甲醛、NOx和NH3等气体污染物短时间内达到国家标准。
实例6：
将S1喷涂于玻璃或者窗帘或者天花板或者家具等载体表面，催化剂用量为0.5g/m2，保证此用量条件下载体外观不受影响，用于密闭空间中甲醛(图1)、甲苯(图2)和NOx(图3)的光催化降解，结果如图1-3所示。在反应5个小时后，1m2涂覆催化剂面积能将初始浓度为1ppm的10m3空间的甲醛气体5h内降解至0.1ppm，达到室内甲醛浓度国家标准；甲苯降解率为60％，升高温度可以进一步提高甲苯降解效率；NOx浓度可从1800ppm可在80min内降低至0ppm。实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6中的催化剂S2、S3、S4、S5、S6针对甲醛、甲苯、NOx的净化效率均远小于S1催化剂，说明贵金属、CeO2和C3N4均为S1催化剂的重要活性组分。
光催化活性检测方法：
(1)水体中有机污染物：
光催化剂降解水体有机污染物活性通过降解水体中甲基橙(MO)或苯酚性能评价。具体实验步骤为：量取200mL降解底物甲基橙或苯酚(初始浓度为10mg/L)置入配备循环水系统的圆柱形(40R×100L mm)封闭反应器中。反应在室温下氮气或空气吹扫至饱和后进行。反应光源为Philips PL-S 865(9W)荧光灯。光催化剂的投放量为1g/L，在保持一定速率磁力搅拌情况下暗吸附30min后，打开光源启动光催化过程。每隔一定时间取一次样，通过UV-Vis分光光度仪比对计算反应物的降解量。光催化剂的稳定性通过离心分离反应后的催化剂再次测其降解污染物活性分析获得。
(2)室内VOCs污染物：
光催化剂降解室内VOCs污染物活性以甲醛气体为标的进行性能评价。具体实验步骤为：在体积为30L圆柱形封闭玻璃反应器中。反应在常温常湿(温度25℃，相对湿度50％)下空气吹扫至饱和后进行，然后通入甲醛气体至反应器中甲醛浓度为1ppm。反应光源为Philips PL-S 865(9W)荧光灯。降制备好的的溶胶浸涂在20×20cm玻璃纤维布上，60℃恒温干燥，在保持一定速率磁力搅拌情况下暗吸附30min后，打开光源启动光催化过程。每隔一定时间取一次样，通过英国PPM-400ST甲醛检测仪比对计算反应物的降解量。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将金属盐、烷基卤化铵、g-C3N4和CeO2纳米粉末按适量比例加入到去离子水中，在超声条件下搅拌至烷基卤化铵完全溶解，且g-C3N4粉末分散为透明状，形成溶液A；
2)将银盐加入到去离子水中，搅拌至完全溶解，形成溶液B。
3)以步骤2)得到的溶液B倒入快速搅拌的溶液A中，陈化适当时间后得到中性、稳定和透明的光催化剂溶胶。
2.根据权利要求1所述光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的所述金属盐为硝酸铂、硝酸钯、硝酸银、溴化钠、溴化钾、氯化镁及氯化钡中的一种或者几种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1)烷基卤化铵为十六烷基三甲基卤化铵、十四烷基三甲基卤化铵、十二烷基三甲基卤化铵、十烷基三甲基卤化铵和十八烷基三甲基卤化铵中一种或者几种的混合物。
4.根据权利要求1至3任一所述的光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于：控制溶胶固含量为0.5％～1.5％。
5.根据权利要求1至4任一所述的光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于：所述银盐为AgNO3。
6.根据权利要求1至5任一所述的光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于：控制所述金属盐的金属质量：所述银盐的Ag的质量：g-C3N4：CeO2＝0.1:5:50:44.9。
7.根据权利要求1至6任一所述的光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于：控制卤化物的物质总量和银离子的物质总量为1:1。
8.根据权利要求1至7任一所述的光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于：控制反应温度以及陈化温度为室温～80℃。
9.根据权利要求1至8任一所述的光催化剂溶胶的制备方法，其特征在于步骤3)中A液的搅拌速度为100-3000rpm，超声功率1K～100K HZ。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的光催化剂溶胶及其用途。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110665531A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-10 | 江汉大学 | 一种Pt/g-C3N4/CeO2复合光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN110694666A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-01-17 | 江汉大学 | 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113893884A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-07 | 佰山石科技产业发展(苏州)有限公司 | 高效环保的可见光光催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500402A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-06-20 | 黑龙江大学 | 利用类微乳体系合成AgBr-TiO2纳米异质结构光催化剂的方法 |
| CN102836734A (zh) * | 2012-09-20 | 2012-12-26 | 华东理工大学 | 一种制备AgXg-C3N4复合光催化材料的方法 |
| CN103143724A (zh) * | 2013-03-16 | 2013-06-12 | 安徽工业大学 | 一种不同形貌纳米银溶胶的制备方法 |
| CN108502924A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-07 | 湘潭大学 | 一种金属元素掺杂BiOF材料的制备方法及其应用 |
-
2018
- 2018-10-19 CN CN201811223206.5A patent/CN109201114A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500402A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-06-20 | 黑龙江大学 | 利用类微乳体系合成AgBr-TiO2纳米异质结构光催化剂的方法 |
| CN102836734A (zh) * | 2012-09-20 | 2012-12-26 | 华东理工大学 | 一种制备AgXg-C3N4复合光催化材料的方法 |
| CN103143724A (zh) * | 2013-03-16 | 2013-06-12 | 安徽工业大学 | 一种不同形貌纳米银溶胶的制备方法 |
| CN108502924A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-07 | 湘潭大学 | 一种金属元素掺杂BiOF材料的制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MOUMITA CHAKRABORTY ETAL.: "Surfactant-Assisted Synthesis and Characterization of Stable Silver Bromide Nanoparticles in Aqueous Media", 《LANGMUIR》 * |
| XIAO-JU WEN ETAL.: "AgI nanoparticles-decorated CeO2 microsheets photocatalyst for the degradation of organic dye and tetracycline under visible-light irradiation", 《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》 * |
| 蔡可宁等: "纳米氯化银胶体的光催化降解性能研究", 《城市道桥与防洪》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110665531A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-10 | 江汉大学 | 一种Pt/g-C3N4/CeO2复合光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN110694666A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-01-17 | 江汉大学 | 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110694666B (zh) * | 2019-11-07 | 2023-01-13 | 江汉大学 | 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113893884A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-07 | 佰山石科技产业发展(苏州)有限公司 | 高效环保的可见光光催化剂及其制备方法和应用 |
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