CN112892513A - 一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112892513A CN112892513A CN202110096788.0A CN202110096788A CN112892513A CN 112892513 A CN112892513 A CN 112892513A CN 202110096788 A CN202110096788 A CN 202110096788A CN 112892513 A CN112892513 A CN 112892513A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- tio
- visible light
- transferring
- keeping
- 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.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004887 air purification Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 44
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 26
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 26
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 8
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 claims description 3
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 3
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 5
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 abstract description 4
- 150000003077 polyols Chemical group 0.000 abstract description 4
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 abstract description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 10
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 7
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 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
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
-
- 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
- B01D2259/802—Visible light
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂及其制备方法，该催化剂为具有微观泡沫骨架结构的C3N4/TiO2催化剂。本发明通过多元醇在高温下发生热解形成了连续的泡沫网状结构有助于NOx在催化剂表面的吸附，在可见光光照下C3N4量子点和TiO2量子点形成的异质结构有效地促进了光生载流子的分离，减少了光生载流子的迁移距离，异质结构对NOx的氧化活性显著增加；本发明制备的C3N4/TiO2催化剂活性高、稳定性好，具有较大的潜在应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂的制备方法。
背景技术
随着现代工业的快速发展及燃油汽车的日益普及，发动机在大负荷工作时排放出大量的含氮气体，其中的NO毒性较小，但是很快被氧化生成毒性较大的NO2和其它氮氧化合物，这些氮氧化合物统称为NOx。NOx含量日益增多不仅造成了严重的环境污染而且正在危害人民的身体健康。一系列措施如选择性催化还原、选择性非催化还原及生物处理技术被广泛应用于去除高浓度的氮氧化合物，但是对于NOx的浓度降低到ppb数量级时，上述方法对于氮氧化合物去除效率很低，难以应用于室内及汽车等相对密闭环境。
二氧化钛因成本低廉、使用方便和安全环保等优点，在环境保护及紫外防护中受到了广泛关注，但是其禁带宽度为3.2eV，只有在紫外光的激发下才能产生光生电子空穴对，表现出优异的光催化氧化活性，但光生电子迁移速度非常快，极易与空穴快速复合导致催化剂的活性大大降低；另一方面太阳光中紫外光仅占4％，光的利用效率极低。为了充分利用太阳光，就需要催化剂对长波太阳光具有良好的吸收。解决上述问题的有效办法就是制备既能够充分吸收可见光又能将光生载流子和电子空穴分离的半导体构成异质结催化剂。专利CN 202010270726.2公开了一种原位合成Bi2O3/CuBiO4异质结的方法，改善了两种金属氧化物组分之间的兼容性问题，但催化剂对污染物NOx的吸附能力并没有显著变化。因此，开发一种既能有效吸附NOx又能充分利用异质结将污染物快速消除的光催化空气净化催化剂具有重要意义。
发明内容
为解决上述现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种利用可见光催化技术去除低浓度氮氧化合物的光催化剂及其制备方法，旨在使所得催化剂具有微观泡沫状骨架结构，且稳定性好、对氮氧化物的降解率高。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂的制备方法，其特点在于：
步骤1、向烧杯中加入10-30mL多元醇，然后边搅拌边滴加0.2-3.0mL液态钛源，获得粘稠状溶液；
步骤2、将5-30mL无水一元醇快速加入步骤1所述粘稠状溶液中，然后再加入0-20g的氮源，继续搅拌，形成透明无色溶液；
步骤3、将步骤2所得透明无色溶液转移至鼓风烘箱中，保持烘箱温度在150-200℃烘8-12h，获得凝胶前驱物；然后将所述凝胶前驱物转移至马弗炉中，升温至500℃，恒温2h后自然冷却，获得C3N4/TiO2催化剂，即为用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂。
作为优选，步骤1中所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇和季戊四醇中的至少一种。
作为优选，步骤1中所述的液态钛源为钛酸四乙酯、钛酸四丁酯和四氯化钛中的至少一种。
作为优选，步骤2中所述的无水一元醇为甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种。
作为优选，步骤2中所述的氮源为三乙胺、吡啶、甘氨酸和多聚氰胺中的至少一种。
作为优选，步骤1中所述的搅拌速度为120-180rpm(更优选为130-150rpm)；步骤1中所述液态钛源的滴加速度为1-10mL/min(更优选为3-8mL/min)；步骤2中所述的继续搅拌是以240rpm的速度搅拌24h。
作为优选，步骤3中，所述马弗炉的升温速率为2-15℃/min(更优选为2-10℃/min)。
作为优选，步骤2中，所述氮源的加入量为0.5-15.0g。
作为优选，步骤1中，所述多元醇的用量控制在12-15mL。
作为优选，步骤2中，所述无水一元醇的用量控制在10-20mL。
本发明的有益效果体现在：
本发明提供的一种C3N4/TiO2催化剂及其制备方法，通过多元醇在高温下发生热解形成了连续的泡沫网状结构有助于NOx在催化剂表面的吸附，在可见光光照下C3N4量子点和TiO2量子点形成的异质结构有效地促进了光生载流子的分离，减少了光生载流子的迁移距离，异质结构对NOx的氧化活性显著增加。本发明制备的C3N4/TiO2催化剂活性高、稳定性好，具有较大的潜在应用前景。
附图说明
图1为实施例1、实施例3和实施例7所制备的催化剂的XRD图。
图2为实施例3制备的C3N4/TiO2催化剂的SEM照片(图2a)和HRTEM照片(图2b)。
图3为实施例1和实施例3所制备的催化剂的氮气吸-脱附曲线(图3a)和孔径分布图(图3b)。
图4为实施例1-7所制备的催化剂对NO的去除效率图(图4a)和净化后气体中NO2的残余量图(图4b)。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施案例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式代替，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)向100mL的烧杯中15mL甘油，控制搅拌速度在150rpm，缓慢滴加四氯化钛0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率2℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的TiO2催化剂。
实施例2
(1)向100mL的烧杯中15mL甘油，控制搅拌速度在150rpm，缓慢滴加四氯化钛0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入0.5g的三聚氰胺，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率2℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例3
(1)向100mL的烧杯中15mL甘油，控制搅拌速度在150rpm，缓慢滴加四氯化钛0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入1.0g的三聚氰胺，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率2℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例4
(1)向100mL的烧杯中15mL甘油，控制搅拌速度在150rpm，缓慢滴加四氯化钛0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入2.0g的三聚氰胺，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率2℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例5
(1)向100mL的烧杯中15mL甘油，控制搅拌速度在150rpm，缓慢滴加四氯化钛0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入5g的三聚氰胺，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率2℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例6
(1)向100mL的烧杯中15mL甘油，控制搅拌速度在150rpm，缓慢滴加四氯化钛0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入10g的三聚氰胺，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率2℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例7
(1)向100mL的烧杯中15mL甘油，控制搅拌速度在150rpm，形成粘稠状乳无色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入1.0g的三聚氰胺，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率2℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的g-C3N4催化剂。
实施例8
(1)向100mL的烧杯中12mL甘油，控制搅拌速度在150rpm，缓慢滴加钛酸丁酯0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入10g的三乙胺，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率5℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例9
(1)向100mL的烧杯中12mL乙二醇，控制搅拌速度在140rpm，缓慢滴加钛酸乙酯0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入5g的吡啶，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率5℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例10
(1)向100mL的烧杯中12mL乙二醇，控制搅拌速度在140rpm，缓慢滴加钛酸乙酯0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入5g的吡啶，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在160℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率10℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例11
(1)向100mL的烧杯中12mL丙二醇，控制搅拌速度在140rpm，缓慢滴加钛酸乙酯0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入5g的甘氨酸，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在160℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率10℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
实施例12
(1)向100mL的烧杯中6mL甘油和6mL丙二醇，控制搅拌速度在150rpm，缓慢滴加钛酸乙酯0.5mL，滴加速度控制在2mL/min，形成粘稠状乳白色溶液。
(2)将10mL无水乙醇快速加入步骤(1)的粘稠状乳白色溶液中，然后加入5g的三乙胺和2g三聚氰胺，提升搅拌速度至240rpm继续搅拌24h，形成透明无色溶液。
(3)将步骤(2)中制备的无色溶液转移鼓风烘箱中，保持烘箱温度在180℃烘8h，得到凝胶前驱物。然后将凝胶前驱物转移到马弗炉中，控制升温速率5℃/min升温至500℃，并恒温2h后自然冷却，得到类白色的C3N4/TiO2催化剂。
选用NO作为代表污染源NOx，使用各实施例制备的光催化剂对其进行降解：催化反应在36×20×15cm的连续流反应器中进行，NO的初始浓度550ppb，75％RH空气作为平衡气，为均匀放置催化剂用量为0.30g，光源采用带有紫外滤光器(滤去λ<400nm)的两盏150W的钨灯。
对实施例1-12进行性能测试，测试结果见表1。经过催化剂催化氧化以后NO2的浓度均小于5ppb。实施例1为TiO2，NO的去除率约为27％；实施例7主要为C3N4，NO的去除率约为12％。除了上述两例因没有形成异质结催化剂C3N4/TiO2导致的NO去除效率较低以外，其它催化剂去除NO的效率均比较高，特别是实施例3制备的C3N4/TiO2对NO的去除效率高达65％。
表1实施例1-12性能测试结果
| 项目 | 稳定后NO的去除率％ | NO<sub>2</sub>的含量ppb |
| 实施例1 | 27 | 3.8 |
| 实施例2 | 58 | 1.4 |
| 实施例3 | 65 | 1.2 |
| 实施例4 | 62 | 1.3 |
| 实施例5 | 54 | 1.5 |
| 实施例6 | 32 | 2.9 |
| 实施例7 | 12 | 4.2 |
| 实施例8 | 53 | 1.7 |
| 实施例9 | 55 | 1.6 |
| 实施例10 | 57 | 1.6 |
| 实施例11 | 60 | 1.4 |
| 实施例12 | 56 | 1.6 |
图1为实施例1、实施例3和实施例7制备的催化剂的XRD图。从图中可以看出实施例1和实施例3制备的催化均在25.3°、37.8°、48.0°、53.9°、55.0°、62.1°出现了明显的衍射峰，与立方相TiO2的晶面(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(213)相对应，充分说明制备的催化剂主体结构中含有立方相TiO2。因C3N4的浓度很低，实施例3制备的催化剂中C3N4的衍射峰强度很弱。
图2为实施例3制备的C3N4/TiO2催化剂的SEM照片(a)和HRTEM照片(b)，SEM照片显示催化剂具有多边骨架结构，HRTEM照片显示催化剂具有泡沫状结构单元组成。
图3为实施例1和实施例3制备的催化剂氮气吸-脱曲线(a)和孔径分布图(b)。结果显示实施例1和实施例3制备的催化剂均具有中孔结构，计算得到的比表面积分别为21.4m2/g和43.2m2/g，孔径分布图表明实施例3孔径分布更加均匀。
图4为实施例1-7所制备的催化剂对NO的去除效率图(a)和净化后气体中NO2的残余量图(b)，结果表明：单一的C3N4或TiO2去除NO的效果较差，空气中的残余NO2含量较高，两者复合之后催化效果显著提高，尤以1.0-C3N4/TiO2的去NO的效果最好，空气中的残余NO2含量最低，这说明复合以后存在协同效应，C3N4/TiO2催化剂具有良好的清除空气中NO的效果。
以上仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂的制备方法，其特征在于：
步骤1、向烧杯中加入10-30mL多元醇，然后边搅拌边滴加0.2-3.0mL液态钛源，获得粘稠状溶液；
步骤2、将5-30mL无水一元醇快速加入步骤1所得的粘稠状溶液中，然后再加入0-20g的氮源，继续搅拌，形成透明无色溶液；
步骤3、将步骤2所得透明无色溶液转移至鼓风烘箱中，保持烘箱温度在150-200℃烘8-12h，获得凝胶前驱物；然后将所述凝胶前驱物转移至马弗炉中，升温至500℃，恒温2h后自然冷却，获得C3N4/TiO2催化剂，即为用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇和季戊四醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中所述的液态钛源为钛酸四乙酯、钛酸四丁酯和四氯化钛中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中所述的无水一元醇为甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中所述的氮源为三乙胺、吡啶、甘氨酸和多聚氰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中所述的搅拌速度为120-180rpm；步骤1中所述液态钛源的滴加速度为1-10mL/min；步骤2中所述的继续搅拌是以240rpm的速度搅拌24h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述马弗炉的升温速率为2-15℃/min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述氮源的加入量为0.5-15.0g。
9.一种权利要求1～8中任意一项所述制备方法所制得的C3N4/TiO2催化剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110096788.0A CN112892513A (zh) | 2021-01-25 | 2021-01-25 | 一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110096788.0A CN112892513A (zh) | 2021-01-25 | 2021-01-25 | 一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112892513A true CN112892513A (zh) | 2021-06-04 |
Family
ID=76119081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110096788.0A Pending CN112892513A (zh) | 2021-01-25 | 2021-01-25 | 一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112892513A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101474554A (zh) * | 2009-01-06 | 2009-07-08 | 上海师范大学 | 一种泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法 |
| CN105664996A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-06-15 | 中国科学院地球环境研究所 | 一种g-C3N4/TiO2异质结光催化薄膜的制备方法及其应用 |
| CN106914264A (zh) * | 2014-11-06 | 2017-07-04 | 江苏理工学院 | 复合可见光催化剂的制备方法 |
| CN106944116A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-07-14 | 北京化工大学 | 氮化碳/二氧化钛纳米片阵列异质结光催化剂及制备方法 |
| CN109046441A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-12-21 | 中国海洋大学 | 一种二氧化钛/氮化碳/Cu-ZSM-5光催化剂及其制备方法 |
| CN111250136A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-09 | 重庆致径路面材料有限公司 | 复合光催化剂、光催化拼接板及制备方法 |
-
2021
- 2021-01-25 CN CN202110096788.0A patent/CN112892513A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101474554A (zh) * | 2009-01-06 | 2009-07-08 | 上海师范大学 | 一种泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法 |
| CN106914264A (zh) * | 2014-11-06 | 2017-07-04 | 江苏理工学院 | 复合可见光催化剂的制备方法 |
| CN105664996A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-06-15 | 中国科学院地球环境研究所 | 一种g-C3N4/TiO2异质结光催化薄膜的制备方法及其应用 |
| CN106944116A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-07-14 | 北京化工大学 | 氮化碳/二氧化钛纳米片阵列异质结光催化剂及制备方法 |
| CN109046441A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-12-21 | 中国海洋大学 | 一种二氧化钛/氮化碳/Cu-ZSM-5光催化剂及其制备方法 |
| CN111250136A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-09 | 重庆致径路面材料有限公司 | 复合光催化剂、光催化拼接板及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107824210B (zh) | 一种氮掺杂介孔碳包裹的二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| KR101319064B1 (ko) | 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법 | |
| CN104888750A (zh) | 一种活性炭纤维负载二氧化钛复合光催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN108499556B (zh) | 一种低温脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN104307542B (zh) | 一种炭基光催化氧化脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN109833847B (zh) | 一种镍氧化物改性的多孔氮化硼吸附剂及其制备方法 | |
| CN103127926A (zh) | 一种用于氮氧化物催化净化光催化材料及制备方法 | |
| CN107376905B (zh) | 一种可降解甲醛的Ag/ZnO复合材料的制备方法 | |
| CN112958061A (zh) | 一种氧空位促进直接Z机制介孔Cu2O/TiO2光催化剂及其制备方法 | |
| CN111450859A (zh) | 一种La掺杂(BiO)2CO3光催化剂及其制备方法 | |
| CN112934219A (zh) | 一种耐杂原子燃烧催化剂、其制备方法和应用 | |
| CN114570348A (zh) | 可见光照射进行光催化降解的二氧化钛基纳米复合光触媒及其应用 | |
| CN113731497A (zh) | 一种CdS QDs负载在BPEI修饰的五氧化二铌催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107497427B (zh) | 一种可降解甲醛的银/石墨烯/氧化锌复合材料制备方法 | |
| CN112892513A (zh) | 一种用于去除氮氧化合物的可见光催化空气净化催化剂及其制备方法 | |
| CN112961551A (zh) | 一种二氧化钛催化空气净化涂料及其制备方法与应用 | |
| CN103721710B (zh) | 一种负载型Pt催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106076422B (zh) | 一种海泡石负载卟啉敏化Bi2WO6可见光催化剂的制备方法 | |
| CN112774672A (zh) | 一种负载型单原子银催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115155624B (zh) | 用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法 | |
| US20230364591A1 (en) | Bimetallic perovskite loaded graphene-like carbon nitride visible-light photocatalyst and its preparation method | |
| CN107159230B (zh) | 一种用于常温催化脱除低浓度氮氧化物的催化剂及其制备方法 | |
| KR20160035837A (ko) | 일산화탄소의 제거를 위한 구리망간산화물이 담지된 메조포러스 실리카 촉매의 제조방법 | |
| CN113441001A (zh) | 一种复合光催化材料在光催化降解甲醛中的应用 | |
| KR20120128029A (ko) | 암모니아 제거용 텅스텐/티타니아 촉매와 그 제조방법 및 이를 이용하여 암모니아를 제거하는 방법 |
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 |