CN115430411A - 一种处理voc的铝-二氧化钛复合光催化材料及制备方法 - Google Patents

一种处理voc的铝-二氧化钛复合光催化材料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115430411A
CN115430411A CN202110606173.8A CN202110606173A CN115430411A CN 115430411 A CN115430411 A CN 115430411A CN 202110606173 A CN202110606173 A CN 202110606173A CN 115430411 A CN115430411 A CN 115430411A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
titanium dioxide
photocatalytic material
dioxide composite
composite photocatalytic
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
Application number
CN202110606173.8A
Other languages
English (en)
Inventor
徐铭泽
刘静
张挺耸
李金华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Science and Technology
Original Assignee
Changchun University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Science and Technology filed Critical Changchun University of Science and Technology
Priority to CN202110606173.8A priority Critical patent/CN115430411A/zh
Publication of CN115430411A publication Critical patent/CN115430411A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • B01D53/8678—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
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • 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—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • 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
    • 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)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明属于环境治理技术领域，具体涉及一种处理挥发性有机物的铝‑二氧化钛复合光催化材料及其制备方法。该方法以非贵金属铝纳米粒子和半导体二氧化钛为原料，将用有机溶剂分散后的铝纳米粒子与二氧化钛复合，经洗涤、干燥后，研磨成粉末状，形成在可见光照射下具有高催化活性的铝‑二氧化钛复合光催化材料。本发明在处理挥发性有机物的过程中无毒、无害、无腐蚀也无二次污染，高效去除挥发性有机物的同时又经济环保，具有良好的应用前景。

Description

一种处理VOC的铝-二氧化钛复合光催化材料及制备方法
技术领域
本发明属于环境治理技术领域，具体涉及一种处理挥发性有机物的铝-二氧化钛复合光催化材料及其制备方法。
背景技术
我国的高臭氧事件的规模和频率要比欧美日韩等其他工业化地区大得多，针对臭氧的排放控制是我国当前降低大气污染的重中之重。臭氧是由前体排放物NOx和挥发性有机化合物（VOCs）在阳光照射条件下发生光化学反应而生成的，对动植物和气候变化具有严重的负面影响。2020年我国NOx和VOCs的排放量是千万吨级，尤其是在京津冀及周边和长三角等重点区域，涉及VOCs排放的产业高度集中，11省市占国土面积的13%，排放量却占了全国的47%，主要有原油加工、原料药、化学农药原药、家具、船舶制造、汽车制造等工厂。
目前工厂企业对于VOCs的处理方法有吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法、热氧化法、生物过滤法、催化氧化等。其中吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法等只是将VOCs从废气中分离出来，对VOCs分子本身没有破坏；而热氧化法、生物过滤法、催化氧化等是通过化学或者生物方法将VOCs分解为CO2、H2O和无毒或者毒性较小的化合物，降解效率较低。因此，寻找高效且低能耗治理VOCs的技术是缓解环境污染和保护人体健康的最好方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种在可见光照射下，无毒、无害、无腐蚀也无二次污染的高效处理挥发性有机物的复合光催化材料及其制备方法。
本发明提出的铝-二氧化钛复合光催化材料中，铝纳米粒子的粒径为100~300nm。
本发明提出的铝-二氧化钛复合光催化材料中，铝纳米粒子是通过PS-COOH溶液进行分散的。
本发明提出的铝-二氧化钛复合光催化材料中单分散的铝纳米粒子与纳米二氧化钛是物质的量之比为1：1~2：1复合而成。
本发明提出的铝-二氧化钛复合光催化材料制备步骤如下：
步骤一：将10~15mg的4-氰基戊酸与2~3ml苯乙烯加入23~35ml甲苯中，彻底脱气后，每隔1~2小时通入氮气一次，共计三次，再将系统保持在70℃下10~12小时，得到PS-COOH溶液；
步骤二：在上述的2.7~5.4ml PS-COOH溶液中加入2.7~5.4mg铝纳米粒子和5~11ml甲苯混合，超声1~1.5小时，将混合液放置10~12小时，先后用甲苯和乙醇溶液离心洗涤3次，得到单分散的铝纳米粒子；
步骤三：在上述2.7~5.4mg单分散的铝纳米粒子中分别加入2~4ml去离子水和8~10mg纳米二氧化钛，在室温、转速为1500r/min~2000r/min条件下搅拌30min~45min，得到铝-二氧化钛复合样品；
步骤四： 将上述铝-二氧化钛复合样品静置1~2天，去上清液，在真空干燥箱45~50℃干燥10~12小时，干燥后研磨成粉末即可得到铝-二氧化钛复合光催化材料。
本发明用一种简便易行的方法，制备出了在可见光照射下高效处理挥发性有机物的铝-二氧化钛复合光催化材料。成本低廉，在处理挥发性有机物的过程中无毒、无害、无腐蚀也无二次污染，高效又经济环保，具有良好的应用前景。
具体实施方式
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售，原材料为分析纯。
实施例1
（1）将10mg的4-氰基戊酸与2ml苯乙烯加入23ml甲苯中，彻底脱气后，每隔1小时通入氮气一次，共计三次，再将系统保持在70℃下12小时，得到PS-COOH溶液；
（2）在上述的2.7ml PS-COOH溶液中加入2.7mg铝纳米粒子和5ml甲苯混合，超声1小时，将混合液放置12小时，先后用甲苯和乙醇溶液离心洗涤3次，得到单分散的铝纳米粒子；
（3）在上述2.7mg单分散的铝纳米粒子中分别加入3ml去离子水和8mg纳米二氧化钛，在室温、转速为1500 r/min条件下搅拌30min，得到铝-二氧化钛复合样品；
（4）将上述铝-二氧化钛复合样品静置1~2天，去上清液，在真空干燥箱45℃干燥12小时，干燥后研磨成粉末即可得到铝-二氧化钛复合光催化材料。
实施例2
（1）将10mg的4-氰基戊酸与2ml苯乙烯加入23ml甲苯中，彻底脱气后，每隔1小时通入氮气一次，共计三次，再将系统保持在70℃下12小时，得到PS-COOH溶液；
（2）在上述的5.4ml PS-COOH溶液中加入5.4mg铝纳米粒子和11ml甲苯混合，超声1小时，将混合液放置12小时，先后用甲苯和乙醇溶液离心洗涤3次，得到单分散的铝纳米粒子；
（3）在上述5.4mg单分散的铝纳米粒子中分别加入3ml去离子水和8mg纳米二氧化钛，在室温、转速为1500 r/min条件下搅拌30min，得到铝-二氧化钛复合样品；
（4）将上述铝-二氧化钛复合样品静置1~2天，去上清液，在真空干燥箱45℃干燥12小时，干燥后研磨成粉末即可得到铝-二氧化钛复合光催化材料。

Claims (5)

1.一种处理挥发性有机物的铝-二氧化钛复合光催化材料，其特征在于：在可见光照射下，对大气中挥发性有机物具有高催化活性。
2.根据权利要求书1所述的铝-二氧化钛复合光催化材料，其特征在于：铝纳米粒子粒径为100~300nm。
3.根据权利要求书1所述的铝-二氧化钛复合光催化材料，其特征在于：铝纳米粒子通过PS-COOH溶液进行分散。
4.根据权利要求书1所述的铝-二氧化钛复合光催化材料，其特征在于：所述复合光催化材料由单分散的铝纳米粒子与纳米二氧化钛复合而成，其物质的量之比为1：1~2：1。
5.根据权利要求1-4任一项所述的铝-二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于：铝-二氧化钛复合光催化材料的制备步骤如下：
步骤一：将10~15mg的4-氰基戊酸与2~3ml苯乙烯加入23~35ml甲苯中，彻底脱气后，每隔1~2小时通入氮气一次，共计三次，再将系统保持在70℃下10~12小时，得到PS-COOH溶液；
步骤二：在上述的2.7~5.4ml PS-COOH溶液中加入2.7~5.4mg铝纳米粒子和5~11ml甲苯混合，超声1~1.5小时，将混合液放置10~12小时，先后用甲苯和乙醇溶液离心洗涤3次，得到单分散的铝纳米粒子；
步骤三：在上述2.7~5.4mg单分散的铝纳米粒子中分别加入2~4ml去离子水和8~10mg纳米二氧化钛，在室温、转速为1500 r/min~2000r/min条件下搅拌30min~45min，得到铝-二氧化钛复合样品；
步骤四： 将上述铝-二氧化钛复合样品静置1~2天，去上清液，在真空干燥箱45~50℃干燥10~12小时，干燥后研磨成粉末即可得到铝-二氧化钛复合光催化材料。
CN202110606173.8A 2021-06-02 2021-06-02 一种处理voc的铝-二氧化钛复合光催化材料及制备方法 Pending CN115430411A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110606173.8A CN115430411A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种处理voc的铝-二氧化钛复合光催化材料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110606173.8A CN115430411A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种处理voc的铝-二氧化钛复合光催化材料及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115430411A true CN115430411A (zh) 2022-12-06

Family

ID=84239833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110606173.8A Pending CN115430411A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种处理voc的铝-二氧化钛复合光催化材料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115430411A (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1454939A (zh) * 2003-05-29 2003-11-12 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种表面包膜氧化铝的纳米二氧化钛颗粒的制备方法
CN101423249A (zh) * 2007-10-29 2009-05-06 中国科学院理化技术研究所 单分散纯金红石型或金红石型和锐钛矿型复合相二氧化钛中空亚微米球及其制备方法
CN102500350A (zh) * 2011-11-09 2012-06-20 中国科学院过程工程研究所 高效二氧化钛复合光催化剂及其制备方法
US20130034472A1 (en) * 2010-04-05 2013-02-07 Gonano Technologies, Inc. Catalytic converters, insert materials for catalytic converters, and methods of making
US20140313574A1 (en) * 2013-01-14 2014-10-23 South Dakota State University Nanoparticle films for use as solar cell back reflectors and other applications
CN104399457A (zh) * 2014-12-26 2015-03-11 中国科学院广州地球化学研究所 一种Au/TiO2/CFP三元复合纳米光催化剂及其制备方法与应用
CN104722298A (zh) * 2015-03-26 2015-06-24 电子科技大学 一种二氧化钛复合纳米金光催化剂的制备方法
US20160079592A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Aluminum based electroactive materials
CN105688939A (zh) * 2016-02-29 2016-06-22 长春理工大学 基于能带调制的双重量子点敏化氧化物复合光催化材料
CN109865514A (zh) * 2019-03-26 2019-06-11 武汉工程大学 一种铜/二氧化钛复合光催化材料的制备方法
CN110364368A (zh) * 2018-04-11 2019-10-22 广州墨羲科技有限公司 一种纳米颗粒三维石墨烯复合材料
US20190381490A1 (en) * 2016-11-07 2019-12-19 Hangzhou Tong-King Enviro-Tech Co., Ltd Composite photocatalysts, method for making the same and application thereof
CN111774049A (zh) * 2020-07-29 2020-10-16 长春理工大学 铝-二氧化硅-二氧化钛复合光催化剂及其制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1454939A (zh) * 2003-05-29 2003-11-12 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种表面包膜氧化铝的纳米二氧化钛颗粒的制备方法
CN101423249A (zh) * 2007-10-29 2009-05-06 中国科学院理化技术研究所 单分散纯金红石型或金红石型和锐钛矿型复合相二氧化钛中空亚微米球及其制备方法
US20130034472A1 (en) * 2010-04-05 2013-02-07 Gonano Technologies, Inc. Catalytic converters, insert materials for catalytic converters, and methods of making
CN102500350A (zh) * 2011-11-09 2012-06-20 中国科学院过程工程研究所 高效二氧化钛复合光催化剂及其制备方法
US20140313574A1 (en) * 2013-01-14 2014-10-23 South Dakota State University Nanoparticle films for use as solar cell back reflectors and other applications
US20160079592A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Aluminum based electroactive materials
CN104399457A (zh) * 2014-12-26 2015-03-11 中国科学院广州地球化学研究所 一种Au/TiO2/CFP三元复合纳米光催化剂及其制备方法与应用
CN104722298A (zh) * 2015-03-26 2015-06-24 电子科技大学 一种二氧化钛复合纳米金光催化剂的制备方法
CN105688939A (zh) * 2016-02-29 2016-06-22 长春理工大学 基于能带调制的双重量子点敏化氧化物复合光催化材料
US20190381490A1 (en) * 2016-11-07 2019-12-19 Hangzhou Tong-King Enviro-Tech Co., Ltd Composite photocatalysts, method for making the same and application thereof
CN110364368A (zh) * 2018-04-11 2019-10-22 广州墨羲科技有限公司 一种纳米颗粒三维石墨烯复合材料
CN109865514A (zh) * 2019-03-26 2019-06-11 武汉工程大学 一种铜/二氧化钛复合光催化材料的制备方法
CN111774049A (zh) * 2020-07-29 2020-10-16 长春理工大学 铝-二氧化硅-二氧化钛复合光催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHENGGONG YANG ET AL.: "Polymer Grafted Aluminum Nanoparticles for Percolative Composite Films with Enhanced Compatibility", POLYMERS, vol. 11, no. 638, 8 April 2019 (2019-04-08) *
TINGSONG ZHANG ET AL.: "Enhanced photocatalysis of TiO2 by aluminum plasmonic", CATALYSIS TODAY, vol. 376, 23 June 2020 (2020-06-23), pages 162 - 167 *
TINGSONG ZHANG ET AL.: "Enhanced photocatalysis of TiO2 by aluminum plasmonic", CATALYSIS TODAY, vol. 376, pages 162 - 167 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103084160B (zh) 一种掺杂ZnO的TiO2碳纳米管空气净化剂材料、制备方法及其用途
CN101195094B (zh) 可见光活化的二氧化钛卟啉纳米复合催化剂及其制备方法
CN113164867B (zh) 富勒烯及其衍生物复合材料在降解甲醛、室内VOCs或抑菌中的应用
CN103464122B (zh) 一种石墨烯/壳聚糖吸附树脂的制备方法
CN113058659A (zh) 一种纳米TiO2/UiO-66复合材料的制备方法与应用
CN110124655B (zh) 一种氧化锌/碳量子点复合光催化剂及其制备方法和应用
CN109939732B (zh) 富勒烯衍生物修饰的半导体复合材料在光催化降解甲醛中的应用
CN112121833B (zh) 一种BiOBrxI1-x/MXene复合催化剂的制备方法
CN113262808A (zh) 室温高效去除甲醛的水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂及其制备方法
CN114307636B (zh) 一种纳米光触媒空气除味剂及制备方法
CN101947439B (zh) 一种室内空气净化剂及其制备方法
CN106807357A (zh) 一种低温等离子体修饰的Mo‑TiO2光催化剂的制备方法
CN113117704A (zh) 一种改性纳米二氧化钛光催化剂的制备方法及其应用
CN115445595A (zh) 一种二氧化钛纳米片光催化材料的制备方法及其产品和应用
CN104368369B (zh) 一种磷酸银-硫化镉复合可见光光催化剂的制备方法
CN111977873B (zh) 一种光活海泡石Si-OH用于水溶性有机污染物吸附与光降解的方法
CN113385164A (zh) 一种除甲醛的石墨烯纳米复合凝胶及其制备工艺
CN115430411A (zh) 一种处理voc的铝-二氧化钛复合光催化材料及制备方法
CN108355674A (zh) 一种用于污水处理的硫化锌复合光催化剂及制备方法
CN111617760A (zh) 一种Mn-TiO2复合光催化材料及其制备方法和应用
CN108014819B (zh) 二氧化钛光催化剂的制备方法及用途
CN108554427B (zh) 一种In2O3/BiOI半导体复合光催化剂及其制备方法和用途
CN111514873A (zh) 一种高熵氧化物/TiO2复合光触媒的制备方法
CN108404948A (zh) 一种(BiO)2CO3-BiO2-x复合光催化剂及其制备方法和应用
CN109046437B (zh) 一种可全天使用的光催化剂及其制备方法与应用

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