CN109364909A - 一种具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有氧缺陷材料热催化剂及其制备方法与应用，制备方法如下：将富氧含铬化合物化合物放入坩埚内在惰性气体环境或空气环境下进行高温煅烧处理后，冷却，研磨，得到产物为具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂。利用本发明的方法制备的氧缺陷铬的氧化物材料，氧缺陷有效可以吸附污染物发生氧化反应，从而提高热催化活性，另外，氧缺陷的浓度越高在同一温度下降解有机污染物的效果越好。利用所获得的热催化剂，在低温下可以有效地降解气态有机污染物。

Description

一种具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于热催化材料技术领域，具体涉及一种具有氧缺陷的铬的氧化物热催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着人类社会的发展，环境污染问题日益突出，亟待解决，在众多的环境净化方法中，各种催化环境净化技术备受关注。近年来，光催化受到了科研工作者的极大关注，在降解有机污染物，氮氧化物还原等领域有着广泛的应用。然而在光催化的过程中，如果没有或缺少紫外光，降解的过程发生困难。目前的光催化量子效率从应用角度来看并不够高，因此在工业应用方面进展甚微。为了克服上述缺点，必须探索更有效的方法来解决问题。众所周知，热催化技术是一种环境友好型技术，可以利用热源直接实现降解有机污染物，具有无二次污染、可循环再生等特点。本研究中探索一种新型材料并应用于热催化，一种含有氧缺陷铬的氧化物，在低温条件下，氧缺陷有效氧化有机污染物，从而显著的提高铬的氧化物的热催化活性。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂及其制备方法，该方法简单、方便、低成本、条件温和、有利于大规模生产。
本发明采用的技术方案为：
一种具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，制备方法如下：
将铬的化合物放入坩埚内，在惰性气体环境或空气环境下进行高温煅烧后，自然冷却，研磨，得到产物为具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂；
所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，所述铬的化合物为九水硝酸铬，氢氧化铬，亚硝酸铬或重铬酸盐等富氧化合物。
所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，所述惰性气体环境中的惰性气体为氮气或氩气。
所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，所述高温煅烧条件为，煅烧温度为100-1000℃，升温速度为1-10℃/min，煅烧时间为0.5-10h。
所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，所述高温煅烧条件为，煅烧温度为300-800℃，升温速度为1-10℃/min，煅烧时间为2-3h。
所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，所述高温煅烧条件为，煅烧温度为500℃，升温速度为5℃/min，煅烧时间为2h。
一种所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂在低温下催化降解气态有机污染物的应用。
所述的应用，所述机污染物为异丙醇。
本发明的有益效果是：
本发明不仅应用于热催化，而且成功构建出氧缺陷结构，在这个氧化反应过程中，氧缺陷能够很好的吸附污染物发生氧化反应，从而有利于的提高热催化活性。并且本发明所提供的制备方法，其原料廉价，操作简单，极大程度降低了成本，而且对环境无污染，实现了绿色化学，在低温下有效降解气态有机污染物。
利用本发明的方法制备的氧缺陷铬的氧化物材料，氧缺陷的浓度越高在同一温度下降解有机污染物的效果越好。
附图说明
图1为实施例1制备的A500热催化剂的XRD测试。
图2为实施例1制备的A500热催化剂和Cr2O3的UV-vis图。
图3为实施例2制备的A900热催化剂的XRD测试。
图4为实施例2制备的A900热催化剂和Cr2O3的UV-vis图。
图5为A500和A900热催化降解异丙醇气体的活性对比图。
具体实施方式
实施例1具有氧缺陷的三氧化二铬热催化剂
(一)制备方法
将2g九水硝酸铬放入坩埚内，于惰性气体环境或空气环境下，在马弗炉内进行500℃煅烧升温速度为5℃/min，并保持2h后，自然冷却，研磨，得到产物为具有氧缺陷的三氧化二铬热催化剂，产物记为A500。
(二)检测
图1为实施例1制备的A500XRD图，由图1可见，样品在24.5°，33.7°和36.3°有三个衍射峰，为三氧化二铬的特征峰，证明制成的样品为三氧化二铬。
图2为实施例1制备的A500的UV-vis图，由图1可见，Cr2O3在239,373,464和596nm展示了四个吸收带，制备的A500热催化剂与购买AR药品的Cr2O3对比，有效扩大可见光吸收范围。400-700nm之间有拖尾的现象，是由于A500热催化剂中存在氧缺陷。
实施例2具有氧缺陷的三氧化二铬热催化剂
(一)制备方法
将2g九水硝酸铬放入坩埚内，于惰性气体环境或空气环境下，在马弗炉内进行900℃煅烧，升温速度为5℃/min，并保持2h后自然冷却，研磨，得到产物为具有氧缺陷的三氧化二铬热催化剂,产物记为A900。
(二)检测
图3为实施例2制备的A900XRD图，由图3可见，样品在24.5°，33.7°和36.3°有三个衍射峰，为三氧化二铬的特征峰，证明制成的样品为三氧化二铬。与实施例1制备的A500XRD图相比较，峰强明显增强，说明随着温度升高，样品的结晶度也越好。
图4为实施例2制备的A900的UV-vis图，由图4可见，Cr2O3在239,373,464和596nm展示了四个吸收带，制备的A900热催化剂与购买AR药品的Cr2O3对比，由于氧缺陷随温度的升高而减少，与Cr2O3四个吸收带相近。400-700nm之间有拖尾的明显减少现象，是由于A900催化剂在煅烧的过程中氧缺陷与空气中的氧气反应，使氧缺陷大大减少。
由实施例2和3可知，本发明中Cr2O3存在氧缺陷，并且氧缺陷随温度的升高而降低。
实施例3应用
具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂中的氧缺陷能有效吸附污染物发生氧化反应，从而降解污染物。
由图5可见，在同一温度下，制备的具有氧缺陷的铬的氧化物A500和A900的降解异丙醇每分钟速率活性图，可以看出所制备的氧缺陷A500热催化剂的催化活性比A900的样品活性高的多，A500样品是A900样品降解异丙醇速率的110倍左右，是因为A500样品比A900样品有更多的氧缺陷，可以吸附污染物，更易发生氧化反应，所以降解异丙醇的效率更高。

Claims (8)

1.一种具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，其特征在于，制备方法如下：
将含铬的化合物放入坩埚内，在惰性气体环境或空气环境下进行高温煅烧后，自然冷却，研磨，得到产物为具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂。
2.如权利要求1所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，其特征在于，所述铬的化合物为九水硝酸铬，氢氧化铬，亚硝酸铬或重铬酸盐。
3.如权利要求1所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，其特征在于，所述惰性气体环境中的惰性气体为氮气或氩气。
4.如权利要求1所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，其特征在于，所述高温煅烧条件为，煅烧温度为100-1000℃，升温速度为1-10℃/min，煅烧时间为0.5-10h。
5.如权利要求4所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，其特征在于，所述高温煅烧条件为，煅烧温度为300-800℃，升温速度为1-10℃/min，煅烧时间为2-3h。
6.如权利要求5所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂，其特征在于，所述高温煅烧条件为，煅烧温度为500℃，升温速度为5℃/min，煅烧时间为2h。
7.一种如权利要求1所述的具有氧缺陷的Cr2O3热催化剂在低温下催化降解气态有机污染物的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述机污染物为异丙醇。
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