CN111659392A - 一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 - Google Patents
一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111659392A CN111659392A CN202010552166.XA CN202010552166A CN111659392A CN 111659392 A CN111659392 A CN 111659392A CN 202010552166 A CN202010552166 A CN 202010552166A CN 111659392 A CN111659392 A CN 111659392A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gadolinium
- chromate
- tungsten oxide
- plasmon resonance
- surface plasmon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 title claims description 10
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 6
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- OFNHMKFJXLGYNW-UHFFFAOYSA-N dioxido(dioxo)chromium gadolinium(3+) Chemical compound [Cr](=O)(=O)([O-])[O-].[Gd+3].[Cr](=O)(=O)([O-])[O-].[Cr](=O)(=O)([O-])[O-].[Gd+3] OFNHMKFJXLGYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002243 precursor Chemical class 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 9
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 9
- 239000008096 xylene Substances 0.000 abstract description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 19
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 15
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 5
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 4
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N bismuth(III) nitrate Inorganic materials [Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B01J35/39—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8678—Removing components of undefined structure
- B01D53/8687—Organic components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/31—Chromium, molybdenum or tungsten combined with bismuth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/652—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/6527—Tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B01J35/30—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/40—Carbon monoxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
Abstract
本发明公开了一种由氧化钨‑金属表面等离子共振激元‑铬酸钆组成的桥式异质催化剂及其制备方法和在光热催化反应中的应用。其中，金属表面等离子共振激元为Ag、Bi等具有表面等离子体共振效应的金属颗粒M，连接在氧化钨和铬酸钆两半导体间，形成半导体间光生或热致电荷传递的桥连。本发明所获的桥式异质催化剂的表述方式为WO3/M/GdCrO3，具有强光热催化能力，可在可见光照射的温和条件下，实现甲苯、二甲苯和苯等典型有机气体污染物的完全催化净化，以及高效催化还原CO2产CO。
Description
技术领域
本发明涉及一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及其在光热催化净化有机气体污染物（VOCs）和催化还原CO2产CO中的应用，属于光、光热催化的环境保护和能源转换技术领域。
背景技术
光催化技术具有反应条件温和、能耗低等特点，已被广泛用于催化净化有机气体污染物（VOCs）、CO2还原、水分解产氢及甲烷的部分氧化等领域，是能源和环境催化领域最具应用前景的技术之一。由能带交错半导体组成的异质催化剂，包括Z型，传统I型，传统II型等，已被大量开发与研究并且现今依然是研究的热点。这些异质体系的光生电子-空穴对可通过组份半导体的能带交错界面快速迁移而有效分离，从而获得比单一组份半导体更强的氧化还原能力，例如，Z型异质结Ag-WO3-Bi2WO6（Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 242, 76-84）和传统II型异质结WO3@W18O49（Chemical Engineering Journal, 2020, 389, 124474）都能获得比WO3更强的光催化性能。然而，在能隙交错半导体组成的异质催化剂的优化中，其光吸收性质、光生载流子分离率和组份半导体氧化还原电位三者间存在着相互制约的关系，致使能隙交错类半导体构筑的异质催化剂的催化性能的优化遇到了瓶颈。能隙分裂半导体可构筑具有高氧化还原电位的异质体系，如传统III型异质结，但能隙分裂界面阻碍了异质体系光生电子-空穴对的迁移而导致低效的光生载流子分离率，进而导致其光催化能力低下。
发明内容
针对以上光催化领域中复合物异质体系所面临的问题，本发明提供了一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂及其制备方法和在光热催化反应中的应用。金属表面等离子共振激元为Ag、Bi等具有表面等离子体共振效应的金属颗粒M。本发明所获桥式异质催化剂的表述方式为WO3/M/GdCrO3。以WO3/M/GdCrO3桥式异质催化剂的重量为100%计，M的含量为0.01%~20%，优选0.1%~5%。
上述的WO3/M/GdCrO3桥式异质催化剂，其制备方法包括如下步骤：
（1）分别合成氧化钨和铬酸钆颗粒；
（2）将氧化钨、铬酸钆、M金属的前驱体盐、溶剂、粘结剂或沉淀剂等混合成型，或者先将氧化钨或铬酸钆与M金属的前驱体盐、溶剂、沉淀剂等混合反应，再与铬酸钆或氧化钨混合；
（3）将步骤(2)中所获得的混合物通过在含氧气或含氢气气氛中焙烧获得氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂。
其中，步骤（1）中氧化钨(WO3)和铬酸钆(GdCrO3)颗粒可采用文献或专利公开的方法（例如，Applied Surface Science, 2017, 393, 180-190；CN110237853A）合成。
步骤(2)中溶剂为水、乙醇等常用溶剂；粘结剂可选用催化剂成型过程中常采用的高分子聚合物，例如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）；沉淀剂指NaOH、氨水等常用调节pH值的碱；M的前驱体盐优选硝酸盐。
步骤（3）焙烧气氛为空气或氢气，也可以为氧气或氢气与惰性气体组成的混合气体代替，焙烧温度为150~900 oC，焙烧时间为0.1~24 h。优选焙烧温度为300~500 oC，焙烧时间为30 min~6 h。
本发明的再一个目的是提供上述的一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂WO3/M/GdCrO3在光热催化反应中的应用。本发明所提供的WO3/M/GdCrO3桥式异质催化剂的应用是其光热催化降解空气中挥发性有机气体污染物（VOCs），如甲苯、二甲苯、苯等难降解气体污染物，和光热催化还原CO2产CO。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：（1）WO3/M/GdCrO3桥式异质催化剂的原料来源丰富，价格便宜，材料合成条件简单温和，这些因素都利于工业放大生产。（2）由能隙分裂半导体构筑的WO3/M/GdCrO3桥式异质催化剂实现了光吸收性质、光生载流子分离率和组份半导体氧化还原电位三者间优化中的共赢，克服了传统的由能隙交错半导体构筑的Z型，Type-I型与Type-II型异质催化剂在优化以上三者时存在的相互制约关系。（3）本发明提供的WO3/M/GdCrO3桥式异质催化剂既能在可见光照射的温和反应条件下，如90oC，完全催化降解挥发性有机气体污染物（VOCs），如甲苯、二甲苯、苯等，又具有高效的光热催化还原CO2产CO性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步详细的叙述，但本发明的实施方法灵活，不限于实施例所述的具体操作方式，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种WO3/Ag/GdCrO3 桥式异质催化剂：（1）WO3和GdCrO3按照已报道方法合成（Applied Surface Science, 2017, 393, 180-190；CN110237853A）；（2）称取0.5 g WO3和0.5 gGdCrO3 超声1 h分散于4 g乙醇后加入50 uL溶有0.05 g硝酸银的混合水溶液继续搅拌30min得到混合物A；（3）称取1.0 g的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入8 g无水乙醇中搅拌3 h 后加入混合物A，然后继续搅拌1 h直至所有原料混合均匀而得纺丝液前体；（4）以9.0 kV纺丝电压及15 uL min-1的纺丝速度获得WO3/Ag+/GdCrO3-PVP前体纺丝线并置于鼓风烘箱中110 oC干燥；（5）干燥后的WO3/Ag+/GdCrO3-PVP前体纺丝线置于管式炉中采用程序升温法在空气氛围下焙烧，焙烧条件为：300 oC下2 h，升温速率为2 oC min-1, 随后于450 oC下1 h，升温速率为1 oC min-1，最后在500 oC下焙烧30 min，升温速率为3 oC min-1。最后自由降温获得WO3/Ag/GdCrO3桥式异质催化剂。其中，Ag的质量分数为2.9%。
对比例1
一种WO3/GdCrO3 异质催化剂：（1）WO3和GdCrO3按照已报道方法合成（Applied Surface Science, 2017, 393, 180-190；CN110237853A）；（2）称取0.5 g WO3和0.5 g GdCrO3 超声1h分散于4 g乙醇得到混合物A；（3）1.0 g的聚乙烯吡咯烷酮加入8 g无水乙醇中搅拌3 h后加入混合物A，然后继续搅拌1 h直至所有原料混合均匀而得纺丝液前体；（4）以9.0 kV纺丝电压及15 uL min-1的纺丝速度获得WO3/GdCrO3-PVP前体纺丝线并置于鼓风烘箱中110 oC干燥；（5）干燥后的WO3/GdCrO3-PVP置于管式炉中采用程序升温法在空气氛围下焙烧，焙烧条件为：300 oC下2 h，升温速率为2 oC min-1, 随后于450 oC下1 h，升温速率为1 oC min-1，最后在500 oC下焙烧30 min，升温速率为3 oC min-1。最后自由降温获得WO3/GdCrO3异质催化剂。特别地，WO3/GdCrO3异质催化剂中没有金属表面等离子基元。
对比例2
一种WO3+Ag+GdCrO3 物理混合催化剂：（1）WO3和GdCrO3按照已报道方法合成（Applied Surface Science, 2017, 393, 180-190.；CN110237853A）；（2）称取1.0 g的聚乙烯吡咯烷酮加入8 g无水乙醇中搅拌3 h溶解后加入溶有0.25 g硝酸银的0.5 g混合水溶液并继续搅拌1 h得混合物B。混合物B在110 oC干燥后在空气中焙烧获得单质Ag。焙烧条件为：300 oC下2 h，升温速率为2 oC min-1, 随后于450 oC下1 h，升温速率为1 oC min-1，最后在500 oC下焙烧30 min，升温速率为3 oC min-1；（3）称取0.5 g WO3，0.5 g GdCrO3 和0.03 g Ag混合研磨均匀得WO3+Ag+GdCrO3 物理混合催化剂。其中Ag的质量分数为2.9%。特别地，WO3+Ag+GdCrO3 物理混合催化剂中WO3、金属表面等离子基元Ag和GdCrO3三组份没有紧密接触。
实施例2
一种WO3/Ag/GdCrO3 桥式异质催化剂：（1）WO3和GdCrO3按照已报道方法合成（Applied Surface Science, 2017, 393, 180-190；CN110237853A）；（2）称取0.5 g WO3和0.5 gGdCrO3 超声1 h分散于4 g乙醇后加入50 uL溶有0.008 g硝酸银的混合水溶液继续搅拌30min得到混合物A；（3）称取1.0 g的聚乙烯吡咯烷酮加入8 g无水乙醇中搅拌3 h后加入混合物A，然后继续搅拌1 h直至所有原料混合均匀而得纺丝液前体；（4）以9.0 kV纺丝电压及15uL min-1的纺丝速度获得WO3/Ag+/GdCrO3-PVP前体纺丝线并置于鼓风烘箱中110 oC干燥；（5）干燥后的WO3/Ag+/GdCrO3-PVP前体纺丝线置于管式炉中采用程序升温法在空气氛围下焙烧，焙烧条件为：300 oC下2 h，升温速率为2 oC min-1, 随后于450 oC下1 h，升温速率为1oC min-1，最后在500 oC下焙烧30 min，升温速率为3 oC min-1。最后自由降温获得WO3/Ag/GdCrO3桥式异质催化剂。其中，Ag的质量分数为：0.5%。
实施例3
一种WO3/Ag/GdCrO3 桥式异质催化剂：（1）WO3和GdCrO3按照已报道方法合成（Applied Surface Science, 2017, 393, 180-190；CN110237853A）；（2）称取0.5 g WO3和0.5 gGdCrO3 超声1 h分散于4 g乙醇后加入50 uL溶有0.75 g硝酸银的混合水溶液继续搅拌30min得到混合物1；（3）1.0 g的聚乙烯吡咯烷酮加入8 g无水乙醇中搅拌3 h后加入混合物1，然后继续搅拌1 h直至所有原料混合均匀而得纺丝液前体；（4）以9.0 kV纺丝电压及15 uLmin-1的纺丝速度获得WO3/Ag+/GdCrO3-PVP前体纺丝线并置于鼓风烘箱中110 oC干燥；（5）干燥后的WO3/Ag+/GdCrO3-PVP前体纺丝线置于管式炉中采用程序升温法在空气氛围下焙烧，焙烧条件为：300 oC下2 h，升温速率为2 oC min-1, 随后于450 oC下1 h，升温速率为1 oCmin-1，最后在500 oC下焙烧30 min，升温速率为3 oC min-1。最后自由降温获得WO3/Ag/GdCrO3桥式异质催化剂。其中，Ag的质量分数为4.5%。
实施例4
一种WO3/Bi/GdCrO3 桥式异质催化剂：（1）WO3和GdCrO3按照已报道方法合成（Applied Surface Science, 2017, 393, 180-190；CN110237853A）；（2）将10 mL溶有1.0 mol L-1 Bi(NO3)3·5H2O的稀溶液加入已超声分散了0.2 g WO3的10 mL去离子水中，搅拌10 min后，滴加沉淀剂氢氧化钠溶液将溶液的pH值调整到8.0，得到Bi(OH)3/WO3前体沉淀，进一步搅拌30min后，过滤并用乙醇和去离子水洗涤数次，然后在空气中80 oC干燥;（3）Bi(OH)3/WO3前体在500 oC下空气氛围下煅烧3 h得到50 wt.% Bi2O3/WO3。（4）0.4 g GdCrO3和0.1 g Bi2O3/WO3充分混合置于管式炉中焙烧，焙烧条件为在氢气气氛下400 oC煅烧10 min，氢气的气流量为（50 mL/min）。最后自由降温获得获得WO3/Bi/GdCrO3 桥式异质催化剂。其中，Bi的质量分数为4.6%。
应用例1
材料催化净化有机气体污染物甲苯、二甲苯或苯的性能测试按照以下条件进行：取0.2g催化剂均匀涂膜在7.0 cm2的表面皿上，并置于反应釜底部，用混合气（O2:N2=1:3）吹扫30min除去反应釜内CO2。甲苯气体通过鼓泡，由混合气（O2:N2=1:3）吹入反应釜，二甲苯和苯由移液枪从反应器外加入。甲苯、二甲苯或苯在反应釜中的初始浓度都为~700 ppm。装上UVIR-cut420滤波片的300 W氙灯作为模拟可见光(λ=420~780 nm，光强为100 mW·cm-2)。反应釜于反应前在室温下避光处理30 min，使甲苯、二甲苯或苯在催化剂表面达到吸-脱附平衡。反应温度为90 oC，反应时间为2 h。甲苯、二甲苯或苯的浓度通过气相色谱（GC7900,FID）检测，CO2的产量通过气相色谱(GC2060, FID）检测。检测的气体污染物甲苯、二甲苯或苯及产物CO2的浓度用于换算的气体污染物的催化净化率。
应用例2
催化还原CO2产CO测试条件：5 mg样品超声分散于10 mL甲醇中得混合溶液1。混合溶液1置于40 mL派热克斯玻璃瓶子中。混合溶液1用CO2气体鼓泡10 min去除O2。光源为装上UVIR-cut420滤波片的300 W的氙灯作为模拟可见光(λ=420~780 nm，光强为100 mW·cm-2)。反应过程中，反应瓶被放置于控温磁力搅拌器上，反应温度通过搅拌器及冰水袋控制。在光照与90 oC下反应1 h后，CO的产量由气相色谱仪(GC9790, 福立分析仪器有限公司)测定。
表1 为应用例1测试的桥式异质催化剂催化净化有机污染气体的活性评价结果
表2 为应用例2测试的桥式异质催化剂催化还原CO2产CO的活性评价结果
| 材料 | CO<sub>2</sub>催化产CO产率（umol g<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup>） |
| 实施例2 | 8.66 |
Claims (5)
1.一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂，其特征在于：所述异质结催化剂由氧化钨、铬酸钆和连接在两半导体间的金属表面等离子共振激元M组成。
2.如权利要求1中所述的金属表面等离子共振激元M可为Ag、 Bi等具有表面等离子体共振效应的金属颗粒。
3.如权利要求2中所述的金属表面等离子共振激元，以氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的重量为100%计，其含量可为0.01%~20%，优选0.1%~5%。
4.如权利要求1中所述的氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂，其制备方法包括如下步骤：
（1）分别合成氧化钨和铬酸钆颗粒；
（2）将氧化钨、铬酸钆、M金属的前驱体盐、溶剂、粘结剂或沉淀剂等混合成型，或者先将氧化钨或铬酸钆与M金属的前驱体盐、溶剂、沉淀剂等混合反应，再与铬酸钆或氧化钨混合；
（3）将步骤(2)中所获得的混合物通过在含氧气或含氢气气氛中焙烧获得氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂。
5.权利要求1~4所述的一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂在光热催化反应中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010552166.XA CN111659392B (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010552166.XA CN111659392B (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111659392A true CN111659392A (zh) | 2020-09-15 |
| CN111659392B CN111659392B (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=72388269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010552166.XA Active CN111659392B (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111659392B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113663689A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-19 | 中山大学 | 一种用于净化空气中甲醛污染物的光热催化炭材料 |
| CN114210321A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-22 | 山东大学 | 具有光热协同效应的三氧化钨薄膜催化剂及其制备方法与应用 |
| CN115672320A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 上海交通大学 | 一种在wo3薄膜上负载贵金属催化剂纳米颗粒的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015146830A1 (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-01 | 新日鉄住金化学株式会社 | 光触媒およびその製造方法 |
| WO2019013095A1 (ja) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | Ｍｅｉｊｉ Ｓｅｉｋａファルマ株式会社 | 除草剤中間体の製造法 |
| CN110237853A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-17 | 中山大学 | 一种铬酸钆/银/磷酸银复合物光催化剂及其在VOCs净化中的应用 |
| CN110368924A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-25 | 中山大学 | 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 |
-
2020
- 2020-06-17 CN CN202010552166.XA patent/CN111659392B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015146830A1 (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-01 | 新日鉄住金化学株式会社 | 光触媒およびその製造方法 |
| WO2019013095A1 (ja) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | Ｍｅｉｊｉ Ｓｅｉｋａファルマ株式会社 | 除草剤中間体の製造法 |
| CN110237853A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-17 | 中山大学 | 一种铬酸钆/银/磷酸银复合物光催化剂及其在VOCs净化中的应用 |
| CN110368924A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-25 | 中山大学 | 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Fabrication of a direct Z-scheme type WO3/Ag3PO4 composite photocatalyst with enhanced visible-light photocatalytic performances", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》, vol. 393, pages 180 - 190 * |
| "光热协同催化净化挥发性有机物的研究进展及展望", 《化工学报》, pages 4947 - 4958 * |
| ZHIANG HOUA,ET AL.: "Novel Pd/GdCrO3 composite for photo-catalytic reduction of nitrate to N2 with high selectivity and activity", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》, vol. 232, pages 124 - 134, XP085394629, DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.03.055 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113663689A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-19 | 中山大学 | 一种用于净化空气中甲醛污染物的光热催化炭材料 |
| CN114210321A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-22 | 山东大学 | 具有光热协同效应的三氧化钨薄膜催化剂及其制备方法与应用 |
| CN114210321B (zh) * | 2021-12-09 | 2023-05-30 | 山东大学 | 具有光热协同效应的三氧化钨薄膜催化剂及其制备方法与应用 |
| CN115672320A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 上海交通大学 | 一种在wo3薄膜上负载贵金属催化剂纳米颗粒的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111659392B (zh) | 2023-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111659392A (zh) | 一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 | |
| CN105195197B (zh) | 一种大比表面积‑可见光响应TiO2催化剂及其制备方法 | |
| CN106964348B (zh) | 一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108499529B (zh) | 活性焦负载纳米金催化剂及其制备方法和应用 | |
| Xu et al. | MOFs-derived C-In2O3/g-C3N4 heterojunction for enhanced photoreduction CO2 | |
| CN113731451B (zh) | 用于去除废水中四环素的三元复合催化材料及其制备方法 | |
| CN113275034B (zh) | 一种用于VOCs消除的多级孔分子筛催化剂及其制备方法 | |
| CN110639620A (zh) | 用于降解四环素的复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111558375A (zh) | 一种高活性的单原子铁修饰TiO2空心微球的制备方法及其在光催化氧化NO中的应用 | |
| CN114849785B (zh) | 一种三嗪环共价有机框架材料掺杂卟啉钴光催化剂的制备 | |
| CN113893840B (zh) | 一种复合光催化剂、制备方法及在染料废水中的应用 | |
| CN115090313A (zh) | 一种0D/3D生物炭量子点/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN111185199A (zh) | 一种z型异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113680366A (zh) | 一种石墨相氮化碳基复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111389398B (zh) | 分级中空二氧化硅限域氧化亚铜可见光催化剂的制备方法 | |
| CN110605118B (zh) | 一种用于室温降解甲醛的整体式Pd/K2Ti6O13-NWs催化剂及制备方法与应用 | |
| CN115025783B (zh) | 一种多铌氧簇/zif-67衍生物复合材料的合成方法及应用 | |
| CN114433073B (zh) | 锰基催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107597098B (zh) | 一种一锅法合成具有可见光响应的光催化剂LaVO4/WO3纳米片的制备方法 | |
| CN113731445B (zh) | 一种以锡酸钡为载体负载硫化镉量子点的光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114308132B (zh) | 一种质子化的CdS-COF-366-M复合光催化剂及其制备方法 | |
| JP7084378B2 (ja) | 三酸化硫黄の転化方法及び水素生成方法 | |
| CN114768871B (zh) | PANI/NH2-MIL-101(Fe)复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110871077B (zh) | 具有高温稳定性的γ-三氧化二铝载In-四氧化三钴材料的制备及产品和应用 | |
| CN113649012B (zh) | 一种碳包覆铁酸锌催化剂的制备方法及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |