降解室内污染物的光复合催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及光催化剂，尤其是涉及一种在弱光条件下能够高效降解室内空气污染物的降解室内污染物的光复合催化剂及其制备方法。

背景技术：

随着我国综合国力的不断提升，人们的住房条件也逐步得到改善，市面上装修材料也是多种多样，但这些装修材料所带来的污染也变得越来越严重，给人们的健康造成了极大的隐患。如何有效地治理室内的空气污染，对人们的健康，改善人们的生活质量具有广泛的意义。目前，常规的治理手段通风处理可以将室内的污染物驱散，但只能处理家具散发出来的部分污染物，是一种治标不治本的方法。因此发展一种绿色、无毒、无二次污染的处理手段势在必行。其中光催化技术由于成本低、安全无毒、反应条件温和、无二次污染等优点成为一种理想的室内环境净化的技术。然而光催化技术对光照条件的要求比较苛刻，导致其在实际的应用当中受到了一定的限制。针对这一实际问题，一些科研工作者开始研究一些在弱光条件下能够对室内污染物进行净化的催化剂。近年来，利用硫酸或者强碱改变催化剂表面的电位能够很好的吸附，活化有机污染物，有利于提高催化剂的净化能力。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有的光催化剂对光敏感度不够、密闭空间内光照条件有限等问题，提供所制备的光催化剂具有纳米尺寸小、高的比较面积、能够在弱光条件下有效降解室内空气污染物、制备方法简单、原料廉价易得、可大规模应用、经济和社会效益显著的降解室内污染物的光复合催化剂及其制备方法。

所述降解室内污染物的光复合催化剂的化学式为au-tio2/naoh。

所述降解室内污染物的光复合催化剂的制备方法包括以下步骤：

1)将纳米二氧化钛放入容器中，在容器中加入蒸馏水，搅拌，形成白色悬浊液；

2)在步骤1)得到的白色悬浊液中加入naoh，搅拌，洗涤，离心，烘干，煅烧，得复合催化剂tio2/naoh；

3)利用光还原法将au负载在复合催化剂tio2/naoh上，即得降解室内污染物的光复合催化剂au-tio2/naoh。

在步骤1)中，所述搅拌的时间可为0.5～24h。

在步骤2)中，所述煅烧的条件可在马弗炉中200～400℃煅烧0.5～2h；所述搅拌可在紫外灯照射的条件下保持搅拌0.5～24h。

在步骤3)中，所述au负载的前驱物可为氯金酸，或其他金的可溶性盐类。

所述naoh可采用其它强碱物质。

本发明采用负载au利用光还原的方法。

所述降解室内污染物的光复合催化剂可在室内灯光条件下应用，尤其能够用于气相室内空气污染物的净化。

高效降解室内空气污染物的复合催化剂是一种以二氧化钛为基质的复合催化剂，化学式为au-tio2/naoh。复合催化剂具有尺寸小，高比表面积，au负载可以有效地延长光催化剂的响应波长，有利于氧化有机污染物，naoh不仅可以有效改变tio2表面的性质，而且对污染物有一定的活化作用，促进催化氧化作用。

高效降解室内空气污染物的复合催化剂的制备方法为传统的搅拌-煅烧法。

本发明解决了光催化剂在室内空气净化中关照不足等问题。本发明所制备的催化剂具有尺寸小、高比表面积、活化污染物降低反应势能等优点。本发明制备方法简单，原料廉价，具有一定的经济效益。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明首次将au-tio2/naoh应用于催化降解室内空气污染物方面，au能够有效的增加tio2的催化氧化能力，使其在弱光条件下降解有机污染物，而naoh可以有效活化污染物提高其催化性能高效的降解室内空气污染物。

(2)本发明采用高效便捷的搅拌-煅烧法，通过调节au和基质的比例，反应体系的搅拌时间、煅烧时间，分步合成不同比例的复合催化剂au-tio2/naoh，制备流程简单，有利于大规模的工业生产。

(3)光复合催化剂au-tio2/naoh能够高效降解室内空气污染物，同时具有良好的活性稳定性。在反应体系中可以方便地进行分离处理，催化剂可再生能力强，重复率高，具有很高的实用价值和应用前景。

附图说明

图1为本发明tio2，tio2/naoh和pt-tio2/naoh催化剂弱光条件下气相降解甲醛的情况。

图2为本发明pt-tio2/naoh催化剂的稳定性评价图。

具体实施方式

本发明的制备步骤如下：

将一定量的商品二氧化钛放入容器中，向容器中加入一定量的蒸馏水，在室温下搅拌1～2h，形成均匀的白色悬浊液，然后将一定量的naoh溶液缓慢滴至上述悬浊液中，持续搅拌1～2h，产物经过洗涤，离心，烘干和煅烧得到所述的复合催化剂tio2/naoh，随后利用光还原法将一定量的au负载于tio2/naoh上制备得到au-tio2/naoh复合催化剂。

以下给出具体实施例。

实施例1

具有高效气相降解能力的复合催化剂au-tio2/naoh的制备。

将一定量的p25放入容器中，加入60ml的蒸馏水，在室温下搅拌30min，形成均匀的白色悬浊液，用氢氧化钠溶液将上述浊液的ph调节为13，持续搅拌1h，然后将产物离心，洗涤，烘干在400℃条件下煅烧2h，得到tio2/naoh复合催化剂，随后利用光还原法将1％au负载于上述的tio2/naoh上得到au-tio2/naoh。图1给出在弱光条件下tio2，tio2/naoh和au-tio2/naoh催化剂在气相降解甲醛的活性图，从图1中可以发现所制备的复合催化剂au-tio2/naoh表现出优秀的催化降解甲醛的能力，而tio2和tio2/naoh催化剂性能较pt-tio2/naoh的性能要低。图2给出au-tio2/naoh在气相降解甲醛的稳定性图，从图2中可以观察到，所制备的催化剂在经过50h的降解实验，依然能保持较高的活性。说明该催化在气相降解甲醛反应中表现出优秀的催化稳定性。因此复合催化剂au-tio2/naoh可能在处理室内空气污染方面是一个很有潜力的催化剂。

实施例2

将一定量的p25加入容器中，向容器加入60ml的蒸馏水，搅拌至均匀白色的悬浊液，然后用氢氧化钠将上述浊液的ph调节为13，搅拌1h，然后将产物离心，洗涤，烘干在500℃条件下煅烧2h，得到tio2/naoh复合催化剂，随后利用光沉积法将0.5％au负载于上述的tio2/naoh上得到au-tio2/naoh复合催化剂。

实施例3

将一定量的p25加入容器中，向容器加入60ml的蒸馏水，搅拌至均匀白色的悬浊液，然后用氢氧化钠将上述浊液的ph调节为14，搅拌2h，然后将产物离心，洗涤，烘干在600℃条件下煅烧2h，得到tio2/naoh复合催化剂，随后利用光沉积法将1.5％au负载于上述的tio2/naoh上得到au-tio2/naoh复合催化剂。

实施例4

将一定量的p25加入容器中，向容器加入60ml的蒸馏水，搅拌至均匀白色的悬浊液，然后用氢氧化钠将上述浊液的ph调节为14，搅拌2h，然后将产物离心，洗涤，烘干在400℃条件下煅烧1h，得到tio2/naoh复合催化剂，随后利用光沉积法将1％au负载于上述的tio2/naoh上得到au-tio2/naoh复合催化剂。

以上所述仅为本发明的较佳实施例。

本发明能够在常温、弱光条件下高效降解室内污染物的光催化剂au-tio2/naoh及其制备方法和应用，所述的几种催化剂是在二氧化钛的基础上研发的，拟解决传统光催化剂在实际应用中没有紫外光照射、降解效率低下等问题。通过强碱处理基质tio2，再将贵金属au负载到该材料上，采用简单的预处理-负载两步合成这种复合材料au-tio2/naoh。本发明制备的催化剂具有在可见光条件下分解室内污染物的性能，因此能够更好的应用于处理室内污染物，主要有甲醛，苯，甲苯等。本发明制备方法简单，原料廉价易得，有利于大规模的工业生产，具备显著的经济和社会效应。