CN115739126A - 一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯以及果蔬储藏保鲜中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯以及果蔬储藏保鲜中的应用，属于无机纳米催化材料技术领域。本发明所述(ZnS)mIn2S3光催化剂具有较大的比表面积，在常温常压下通过自然光或室内光源照射具有高效的光催化降解乙烯的活性和稳定性，甚至可在低温(0℃)、超低光功率密度(5mW/cm2)条件下高效光催化降解乙烯，在水果蔬菜的储藏保鲜中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及无机纳米催化材料技术领域，尤其涉及一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯以及果蔬储藏保鲜中的应用。
背景技术
乙烯(C2H4)作为一种VOCs(挥发性有机物)中的一种典型气体，对于植物的生长和新鲜农产品的贮藏都有很大的影响。乙烯一方面来源于自然释放，例如水果和蔬菜会释放乙烯；另一方面来源于化石燃料的大量燃烧、汽车尾气的排放、塑料和烟雾等。乙烯作为植物激素具有重要的意义，它可以控制植物的生理机制、发育，也可以调节植物生长、成熟和衰老。例如，在水果店中，水果释放的乙烯可以加速产品的老化和变质。当乙烯的浓度在0.1～1mg/kg时，对水果催熟有一定的促进作用；当乙烯浓度超过1mg/kg时，会加速水果等果实的腐败。
乙烯是一种植物内源激素，可作为生物催熟剂，高等植物的所有部分，如叶、茎、根、花、果实、块茎、种子及幼苗在一定条件下都会产生乙烯。它是植物激素中分子最小者，其生理功能主要是促进果实、细胞扩大、籽粒成熟，促进叶、花、果脱落，也有诱导花芽分化、打破休眠、促进发芽、抑制开花、器官脱落，矮化植株及促进不定根生成等作用。而乙烯浓度过大(大于10ppm)就会导致果蔬植物加快成熟，从而腐烂。而空气中的乙烯转变后形成光化学污染，会造成严重的大气污染。通过大气环境检测情况来看，光化学烟雾的污染问题占主要部分。
目前，消除大气中微量乙烯气体的主要方法有物理吸附法、强氧化剂氧化法、热催化法和光催化法。物理吸附法是采用活性炭和分子筛等对乙烯进行吸附，但是吸附量有限，而且在温度升高的情况下容易脱附。强氧化法采用强氧化剂氧化降解乙烯，但是容易对环境造成二次污染。热催化法对温度要求比较苛刻，而且降解浓度越低的乙烯，所要求的温度越高，会导致较大的能耗，从而增加生产成本。光催化法作为目前关注度较高的催化降解乙烯的方法，也有着一定的局限性。目前商业上普遍使用负载贵金属的二氧化钛作为光催化剂，在大光功率的紫外灯照射下催化降解乙烯，但是负载贵金属会导致较高的生产成本，而且采用紫外灯照射也会增加能量消耗，同时紫外光也对水果蔬菜保鲜不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯以及果蔬储藏保鲜中的应用，所述(ZnS)mIn2S3光催化剂可在常温常压甚至低温(0℃)条件利用自然光或更低光功率密度(5mW/cm2)催化降解乙烯，无需贵金属，能耗低、成本低。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯中的应用。
优选的，m＝0～10。
优选的，m＝1～5。
优选的，所述应用的方法包括：将(ZnS)mIn2S3光催化剂置于反应容器中，对空气或水果蔬菜储藏环境中的乙烯进行光催化降解。
优选的，所述光催化剂降解时，乙烯浓度为1ppb～1000ppm。
优选的，所述光催化降解的催化温度为-25～50℃。
优选的，所述光催化降解在常温常压条件下进行。
优选的，所述光催化降解在自然光条件下进行。
优选的，所述光催化降解在室内白炽灯条件下进行。
本发明提供了一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在果蔬储藏保鲜中的应用。
本发明提供了一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯中的应用。本发明所述(ZnS)mIn2S3光催化剂具有两种不同带电量的金属吸附位点，可以吸附乙烯分子，从而改变乙烯分子的电子云排布，导致两个端基碳上的电子云密度不等，从而更加容易打断乙烯分子中C＝C双键。而且，(ZnS)mIn2S3催化剂具有较大的比表面积，可以充分吸附乙烯气体，结合不同的金属位点，在常温常压下通过自然光或室内光源照射下具有高效的催化活性和稳定性，可在常温(25℃)常压甚至0℃低温条件下、自然光或更低光功率(光强为5mW/cm2)条件下高效光催化降解乙烯，且对大气中的乙烯具有高效的催化性能和稳定性，在水果蔬菜的存储保鲜中具有良好的应用前景。
本发明所用(ZnS)mIn2S3催化剂制备流程简易、经济实用而且催化性能优异、稳定性较好。实施例的结果表明，所述(ZnS)mIn2S3催化剂能够在常温(25℃)常压乃至低温(-25℃～0℃)条件下高效催化降解乙烯气体，甚至在低光功率(光强为5mW/cm2)的光源下也具有良好的催化性能及稳定性。同时该光催化剂经济实用，在常温常压的温和条件下即可消除大气中乙烯气体，在水果蔬菜的储藏保鲜等特定条件下具有很好的应用前景和经济价值。
附图说明
图1为实施例1制备的ZnIn2S4与对比例1的商业P25在不同光源下催化降解乙烯的效果对比图；
图2为实施例2制备的(ZnS)mIn2S3催化剂(m数值为0.5、1、2、3、5、7、10)在自然光(光功率为50mW/cm2)条件下催化降解乙烯的效果图；
图3为实施例1制备的ZnIn2S4催化剂在室温常压下在自然光(光功率为50mW/cm2)下长时间催化降解乙烯的循环稳定性图；
图4为实施例1制备的ZnIn2S4催化剂在不同光功率光源照射下催化降解乙烯的效果图；
图5为实施例1制备的ZnIn2S4催化剂在低温条件(-5℃)、自然光(光功率为50mW/cm2)条件下催化降解乙烯的效果图。
具体实施方式
本发明提供了一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯中的应用。
在本发明中，若无特殊说明，所需试剂均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明对所述(ZnS)mIn2S3光催化剂的来源没有特殊的限定，按照本领域熟知的方法制备即可。在本发明中，所述m＝0～10，优选为m＝0～7，进一步优选为m＝0～3；在本发明的实施例中，具体的，m＝0.5、1、2、3、5、7或10)。
在本发明中，所述(ZnS)mIn2S3光催化剂的制备方法优选为将ZnCl2溶于乙醇水溶液(VEtOH:VH2O＝1:1)中，搅拌至溶液澄清，加入InCl3·4H2O剧烈搅拌至完全溶解，再加入硫代乙酰胺，搅拌1h，至溶液完全澄清后转入热釜中，在120～180℃条件下反应12～24h，将所得产物依次进行冷却、洗涤和干燥后，得到(ZnS)mIn2S3光催化剂。本发明所述ZnCl2、InCl3·4H2O和硫代乙酰胺的用量满足催化剂组成即可。本发明对所述乙醇水溶液的用量没有特殊的限定，能够保证反应顺利进行即可；在本发明的实施例中，对于0.2～6.0gZnCl2，乙醇水溶液的用量为0～60mL。
在本发明中，所述应用的方法优选包括：将(ZnS)mIn2S3光催化剂置于反应容器中，对空气或水果蔬菜储藏环境中的乙烯进行光催化降解。
本发明对所述反应容器没有特殊的限定，根据实际检测环境使用对应的容器即可。
在本发明中，所述光催化剂降解时，乙烯浓度优选为1ppb～1000ppm，更优选为100ppm。在本发明的实施例中，具体是模拟乙烯环境进行光催化降解，所述(ZnS)mIn2S3光催化剂与乙烯的用量比优选为(0.1～0.3)g:50μL，具体为0.3g:50μL。
在本发明中，所述光催化降解的催化温度优选为-25～50℃，更优选为20～30℃，进一步优选为25℃。
在本发明中，所述光催化降解优选在常温常压条件下进行，所述光催化降解优选在自然光条件下进行；或者，所述光催化降解优选在室内白炽灯条件下进行。
在本发明的应用例中，采用(ZnS)mIn2S3光催化剂光催化降解乙烯的方法为：称取光催化剂0.3g，均匀分散在体积为0.5L的密闭容器中，充入50μL乙烯，进行光催化降解；每隔1分钟取样一次，采用气相色谱仪检测反应器中乙烯气体的浓度变化。
本发明提供了一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在果蔬储藏保鲜中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的方法应用即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
ZnIn2S4催化剂的制备：
称取0.3gZnCl2，溶于60mL乙醇水溶液(VEtOH:VH2O＝1:1)中，搅拌至溶液澄清，再加入1.2gInCl3·4H2O剧烈搅拌至完全溶解，再加入0.6g硫代乙酰胺，搅拌1h，至溶液完全澄清后转入100mL的水热釜中，在180℃反应24h，将所得产物依次进行冷却、洗涤和干燥，得到ZnIn2S4催化剂；
称取ZnIn2S4催化剂0.3g，均匀分散在体积为0.8L的密闭容器中，充入50μL乙烯，分别在紫外可见光源(300mW/cm2，氙灯光源)、紫外光(300mW/cm2)和紫外可见光源(光功率为50mW/cm2，自然光源)在室温常压条件进行光催化降解，每隔1分钟取样一次，采用气相色谱仪检测反应器中乙烯气体的浓度变化，乙烯降解率＝C/C0，C为降解后乙烯浓度，C0为初始乙烯浓度。
实施例2
(ZnS)mIn2S3系列催化剂催化降解乙烯气体
分别称取0.15g、0.3g、0.6g、0.9g、1.5g、2.1g和3.0gZnCl2，分别溶于60mL乙醇水溶液(VEtOH:VH2O＝1:1)中，搅拌至溶液澄清，再分别加入1.2gInCl3·4H2O剧烈搅拌至完全溶解，再分别加入0.3g、0.6g、1.2g、1.8g、3.0g、4.2g和6.0g硫代乙酰胺，搅拌1h，至溶液完全澄清后转入100mL水热釜中，在180℃反应24h，将所得产物依次进行冷却、洗涤和干燥后，分别得到Zn0.5In2S3.5、ZnIn2S4、Zn2In2S5、Zn3In2S6、Zn5In2S8、Zn7In2S10和Zn10In2S13催化剂；
分别称取(ZnS)mIn2S3(m＝0.5、1、2、3、5、7和10)催化剂0.3g，均匀分散在体积为0.5L的密闭容器中，充入50μL乙烯(乙烯浓度为100ppm)，在常温常压、自然光(光功率为50mW/cm2)条件进行光催化降解，每隔1分钟取样一次，采用气相色谱仪检测反应器中乙烯气体的浓度变化。
实施例3
将实施例2中催化剂替换为In2S3：
In2S3制备方法为：将1.2gInCl3·4H2O和0.45g硫代乙酰胺溶于60mL乙醇水溶液中搅拌1h后，至溶液完全澄清后转入100mL水热釜中，在180℃反应24h，将所得产物依次进行冷却、洗涤和干燥后，得到In2S3催化剂。
实施例4
将实施例1中制备的ZnIn2S4催化剂0.3g，均匀分散在体积为0.5L的密闭容器中，充入50μL乙烯(乙烯浓度为100ppm)，在常温常压下，以光功率为50mW/cm2的自然光光源照射，进行光催化降解，每隔1分钟取样一次，采用气相色谱仪检测反应器中乙烯气体的浓度变化，测试长时间催化降解乙烯的稳定性。
实施例5
将实施例1中制备的ZnIn2S4催化剂在不同光功率的光源照射下催化降解乙烯气体：
通过光功率计测试光源的光功率，调节不同的光功率值的光源催化降解乙烯气体，实施过程如下：称取0.3gZnIn2S4催化剂，均匀分散在体积为0.5L的密闭容器中，通过空气发生器产生流动的洁净空气，吹扫容器，充入50μL乙烯，在自然光条件进行光催化降解，每隔1分钟取样一次，采用气相色谱仪检测反应器中乙烯气体的浓度变化。
实施例6
称取实施例1中制备的ZnIn2S4催化剂0.3g，均匀分散在体积为0.5L的密闭容器中，在低温条件(-5℃)下，以50mW/cm2光功率的光源照射，充入50μL乙烯气体(乙烯浓度为100ppm)，进行催化降解。
对比例1
将实施例1中ZnIn2S4替换为商业催化剂P25，按照实施例1的方法进行光催化降解，记录数据。
对比例2
将实施例2中(ZnS)mIn2S3催化剂替换为ZnS：
ZnS的制备方法为：将0.3gZnCl2和0.15g硫代乙酰胺溶于60mL乙醇水溶液中搅拌1h后，至溶液完全澄清后转入100mL水热釜中，在180℃反应24h，将所得产物依次进行冷却、洗涤和干燥后得到ZnS催化剂。
性能测试
1)图1为实施例1制备的ZnIn2S4与对比例1的商业TiO2-P25在不同光源下的催化降解乙烯的效果对比图；
如图1所示，密闭容器中光催化降解乙烯气体，ZnIn2S4催化剂催化性能极其优异，相比于P25具有更好的弱光下的性能，该ZnIn2S4催化剂进行实际应用有更好的效果。
2)图2为实施例2制备的(ZnS)mIn2S3催化剂(m数值为0.5、1、2、3、5、7、10)在自然光(光功率为50mW/cm2)条件下催化降解乙烯的效果图；
如图2所示，相比于ZnS和In2S3十分钟内对乙烯无明显的光催化降解作用，(ZnS)mIn2S3催化剂都表现出优异的乙烯催化降解性能，在6分钟内催化剂能保持完全降解乙烯。由此可见，该(ZnS)mIn2S3催化剂完全能实用于常温常压下治理大气污染。
3)按照实施例4的方法，将实施例1制备的ZnIn2S4催化剂在室温常压下在自然光(光功率为50mW/cm2)下进行催化乙烯降解循环测试，所得结果见图3；
图3为实施例1制备的ZnIn2S4催化剂在室温常压、自然光(光功率为50mW/cm2)条件下长时间催化降解乙烯的循环稳定性图；如图3所示，用50mW/cm2光源反复照射ZnIn2S4催化剂催化降解乙烯，在一小时内都表现出良好的性能，经过十次循环后，仍然稳定，在两分钟内可催化降解完100ppm的乙烯气体。
4)按照实施例5的方法，将实施例1制备的ZnIn2S4催化剂在室温常压下在不同光功率自然光条件进行催化乙烯降解：所得结果见图4；
图4为实施例1制备的ZnIn2S4催化剂在不同光功率光源照射下催化降解乙烯的效果图；如图4所示，在强光源下(光功率为100mW/cm2)ZnIn2S4催化剂表现出优异的乙烯降解性能；在50mW/cm2光功率的光源照射下，也可在两分钟内降解完100ppm的乙烯气体，为催化剂在复杂多变的实际环境中降解空气中的乙烯气体，提供了强有力的支持。而在更低光功率(25mW/cm2)条件下，ZnIn2S4催化剂在12分钟内也可降解完100ppm的乙烯；采用室内的白炽灯(经测量光强度为5mW/cm2)为催化光源，35分钟左右即可降解完100ppm乙烯气体，能够实现更广泛的实际应用，为后续向冷库果蔬的储藏以及果蔬运输过程中的保鲜提供了明显的证据。
5)按照实施例6的方法，对实施例1制备的ZnIn2S4催化剂进行三次性能测试；图5为实施例1制备的ZnIn2S4催化剂在低温条件(-5℃)、自然光(光功率为50mW/cm2)条件下催化降解乙烯的效果图，如图5所示，在低温(-5℃)条件下4分钟内就可降解完100ppm乙烯气体，说明本发明所用催化剂在更低温度下也具有较好的光催化降解性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，m＝0～10。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，m＝1～5。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用的方法包括：将(ZnS)mIn2S3光催化剂置于反应容器中，对空气或水果蔬菜储藏环境中的乙烯进行光催化降解。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述光催化剂降解时，乙烯浓度为1ppb～1000ppm。
6.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，所述光催化降解的催化温度为-25～50℃。
7.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，所述光催化降解在常温常压条件下进行。
8.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，所述光催化降解在自然光条件下进行。
9.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，所述光催化降解在室内白炽灯条件下进行。
10.一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在果蔬储藏保鲜中的应用。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06304480A (ja) * | 1993-04-23 | 1994-11-01 | Nikki Universal Co Ltd | エチレン分解光触媒ランプおよびエチレン分解装置 |
| KR20030053232A (ko) * | 2001-12-22 | 2003-06-28 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 에틸렌 제거용 광촉매 반응기 |
| TW201206564A (en) * | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Nat Univ Chung Hsing | Method of visible-light response of N-doped titanium dioxide photocatalyst and its application to removing ethylene |
| TW201509506A (zh) * | 2013-07-05 | 2015-03-16 | Nitto Denko Corp | 用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法 |
| CN105195175A (zh) * | 2014-06-12 | 2015-12-30 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 纳米TiO2/CdS复合光催化剂常温降解碳氢化合物 |
| CN106561792A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-04-19 | 华南农业大学 | 一种智能光催化乙烯分解装置 |
| CN107376946A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-11-24 | 南昌航空大学 | 一种降解VOCs氧化三维催化网格的制备方法 |
| JP2019026377A (ja) * | 2017-08-03 | 2019-02-21 | 株式会社近鉄エクスプレス | 鮮度保持装置 |
| CN109607513A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-12 | 中国科学院金属研究所 | 一种生长促进剂可控制备不含硫杂质的单壁碳纳米管方法 |
| CN111437832A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-07-24 | 姚国财 | 一种磁性Ag-ZnFe2O4-ZnO三元异质结光催化降解材料及其制法 |
| WO2020221598A1 (fr) * | 2019-05-02 | 2020-11-05 | IFP Energies Nouvelles | Procede de decontamination photocatalytique d'un milieu gazeux en presence d'un champ electrique externe |
| CN113398954A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-09-17 | 华南理工大学 | 一种BiOI/CdS复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114588888A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 厦门稀土材料研究所 | 一种光催化剂及其制备方法与应用 |
-
2022
- 2022-11-29 CN CN202211515701.XA patent/CN115739126A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06304480A (ja) * | 1993-04-23 | 1994-11-01 | Nikki Universal Co Ltd | エチレン分解光触媒ランプおよびエチレン分解装置 |
| KR20030053232A (ko) * | 2001-12-22 | 2003-06-28 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 에틸렌 제거용 광촉매 반응기 |
| TW201206564A (en) * | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Nat Univ Chung Hsing | Method of visible-light response of N-doped titanium dioxide photocatalyst and its application to removing ethylene |
| TW201509506A (zh) * | 2013-07-05 | 2015-03-16 | Nitto Denko Corp | 用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法 |
| CN105195175A (zh) * | 2014-06-12 | 2015-12-30 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 纳米TiO2/CdS复合光催化剂常温降解碳氢化合物 |
| CN106561792A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-04-19 | 华南农业大学 | 一种智能光催化乙烯分解装置 |
| CN107376946A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-11-24 | 南昌航空大学 | 一种降解VOCs氧化三维催化网格的制备方法 |
| JP2019026377A (ja) * | 2017-08-03 | 2019-02-21 | 株式会社近鉄エクスプレス | 鮮度保持装置 |
| CN109607513A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-12 | 中国科学院金属研究所 | 一种生长促进剂可控制备不含硫杂质的单壁碳纳米管方法 |
| WO2020221598A1 (fr) * | 2019-05-02 | 2020-11-05 | IFP Energies Nouvelles | Procede de decontamination photocatalytique d'un milieu gazeux en presence d'un champ electrique externe |
| CN111437832A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-07-24 | 姚国财 | 一种磁性Ag-ZnFe2O4-ZnO三元异质结光催化降解材料及其制法 |
| CN113398954A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-09-17 | 华南理工大学 | 一种BiOI/CdS复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114588888A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 厦门稀土材料研究所 | 一种光催化剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| SHEN S.H. ET AL.: "Morphology, structure and photocataltic performance of ZnIn2S4 aynthesized via a solvothermal/hydrothermal route in different solvents", 《JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLIDS》, vol. 69, no. 10, pages 2426 - 2432 * |
| ZHAO J. ET AL.: "Preparation of flower-like CuS hierarchical nanostructures and its visible light photocatalytic performance", 《ACTA PHYSICA SINICA》, vol. 62, no. 15, pages 1 - 7 * |
| 刘晓文等: "ZnS/ZnO/rGO复合材料的制备及其光催化性能研究", 《矿冶工程》, no. 02, pages 131 - 135 * |
| 宫关: "Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元硫化物量子点基光催化剂的结构调控及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, pages 014 - 448 * |
| 谷峣: "基于水果保鲜的光催化分解乙烯研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, pages 020 - 302 * |
| 陈绪兴: "空气中典型小分子HC化合物的室温催化降解研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, 15 December 2017 (2017-12-15), pages 027 - 61 * |
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