一种可用于降解室内甲醛的分级多孔结构三氧化钨催化材料的制备方法

本发明涉及光催化材料制备，特别是涉及一种可用于降解室内甲醛的分级多孔结构三氧化钨催化材料的制备方法。

背景技术：

1、甲醛是室内的主要污染物，它是一种无色、有特殊气味的有机化合物，易挥发、释放周期长、毒性大，长期暴露于低浓度的甲醛环境中，会对人体呼吸系统、消化系统、中枢神经系统以及多个脏器有强烈的刺激和致癌致畸作用。因此，在人们日常的居住和工作环境中对甲醛危害的防范成为许多人关注的重点。《民用建筑工程室内环境污染控制规范》gb50325-2010规定ⅰ类民用建筑工程甲醛含量应≤0.08mg/m3，ⅱ类民用建筑工程甲醛含量应≤0.1mg/m3。低浓度有机污染物对人体的伤害不易察觉，并且这种危害更持久。因此，开发出一种高效、实用的低浓度室内甲醛降解材料，对于显著改善室内空气质量、促进人体健康和提高生活品质具有重要意义。

2、目前催化氧化法因其可在室温条件下将甲醛完全降解为二氧化碳和水，被认为是当前治理室内甲醛污染最有效且经济环保的方法。催化剂是该技术的核心，贵金属负载纳米半导体催化剂由于其较高的活性受到广泛研究，如中国专利cn102268198b公开了一种纳米贵金属改性的三氧化钨可见光响应型光触媒涂料及其制备方法，负载0.01％ag纳米催化剂，可以在室温42min达到95％的甲醛去除率。然而，贵金属价格昂贵，限制了其大规模普遍应用。非贵金属催化剂如三氧化钨等由于化学性质稳定、耐腐蚀、高活性、廉价、无毒、无二次污染等优点，受到了科研工作者的广泛关注。但目前的wo3催化剂存在着制备过程较复杂，甲醛去除率偏低，无法满足实际生活中的需要等问题。因此，开发出一种能高效吸附并快速降解去除甲醛的wo3催化剂具有重大的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可用于降解室内甲醛的分级多孔结构三氧化钨催化材料的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明的技术方案之一：一种可用于降解室内甲醛的分级多孔结构三氧化钨催化材料，所述催化材料具有相互连接有序排列的分级多孔结构，孔隙率为20～80％；

4、所述分级多孔结构包括110～180μm的大孔、1～6μm的中孔和≤50nm的小孔中至少两种尺寸的孔结构。

5、本发明的技术方案之二：一种上述可用于降解室内甲醛的分级多孔结构三氧化钨催化材料的制备方法，包括以下步骤：将经过碱性溶液浸泡的生物质加入钨酸-过氧化氢溶胶液中加压浸渍、干燥后煅烧，得到所述分级多孔结构三氧化钨催化材料。

6、进一步地，所述制备方法，还包括，重复1～10次加压浸渍、干燥的过程。

7、更进一步地，所述制备方法，还包括，重复3次加压浸渍、干燥的过程。

8、进一步地，所述碱性溶液包括氨水；所述浸泡的温度为50～120℃，时间为4～24h；所述生物质包括木材。

9、用氨水浸泡可以去除木材中的树胶、脂肪和脂肪酸，并打通木材内部闭塞的孔。

10、进一步地，所述木材选自轻木、樟子松木、杉木或桐木中的任意一种；所述氨水的浓度为1～10wt.％。

11、更进一步地，所述氨水浓度为5wt.％；所述浸泡的温度为70℃，时间为6h。

12、进一步地，所述钨酸-过氧化氢溶胶液中钨酸的浓度为1～30wt.％。

13、更进一步地，所述钨酸-过氧化氢溶胶液中钨酸的浓度为20wt.％。

14、更进一步地，所述钨酸-过氧化氢溶胶液的配制方法为：将钨酸溶于过氧化氢溶液中，使其反应至钨酸完全溶解，形成钨酸浓度为1～30wt.％的溶胶状液体，得到钨酸-过氧化氢溶胶液。

15、进一步地，所述加压浸渍的温度为40～100℃。

16、更进一步地，所述加压浸渍的温度为70℃。

17、进一步地，所述煅烧的温度为700～1000℃。

18、更进一步地，所述煅烧的温度为800℃。

19、煅烧可以完全去除生物质模板(木基生物模板)。

20、本发明的技术方案之三：一种上述分级多孔结构三氧化钨催化材料在降解甲醛中的应用。

21、本发明公开了以下技术效果：

22、(1)本发明制备的分级多孔结构三氧化钨催化材料具有纳米到微米尺度的分级多孔结构，孔隙率可达76％，甲醛降解去除率可达77.5％，在室内甲醛吸附降解方面具有潜在的应用价值。

23、(2)本发明采用木材作为生物质模板，并采用稀氨水浸泡去除木材导管、管胞中的填充组织，利用浸渍法将三氧化钨前驱体附着在木基纤维素表面，纤维素经过高温处理完全去除，使得木材的分级多孔微结构完好的复制下来，合成的颗粒状氧化物替代原本木材的分级多孔结构，制备具有原始木材精细分级多孔结构的三氧化钨材料，极大地提高了三氧化钨对甲醛的吸附以及催化降解性能。并且本发明的制备过程简单，易操作，重现性好，适合大规模生产。

24、(3)本发明的分级多孔结构三氧化钨催化材料形貌规整，孔的结构均匀，保留了木材模板的分级多孔结构，具有较高的孔隙率，对于室内甲醛污染物具有较高的去除率。

技术特征：

1.一种可用于降解室内甲醛的分级多孔结构三氧化钨催化材料，其特征在于，所述催化材料具有相互连接有序排列的分级多孔结构，孔隙率为20～80％；

2.一种权利要求1所述的可用于降解室内甲醛的分级多孔结构三氧化钨催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将经过碱性溶液浸泡的生物质加入钨酸-过氧化氢溶胶液中加压浸渍、干燥后煅烧，得到所述分级多孔结构三氧化钨催化材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括，重复1～10次加压浸渍、干燥的过程。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液包括氨水；所述浸泡的温度为50～120℃，时间为4～24h；所述生物质包括木材。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述木材选自轻木、樟子松木、杉木或桐木中的任意一种；所述氨水的浓度为1～10wt.％。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钨酸-过氧化氢溶胶液中钨酸的浓度为1～30wt.％。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加压浸渍的温度为40～100℃。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为700～1000℃。

9.一种权利要求1所述的分级多孔结构三氧化钨催化材料在降解甲醛中的应用。

技术总结
本发明公开了一种可用于降解室内甲醛的分级多孔结构三氧化钨催化材料的制备方法，属于光催化材料制备技术领域。本发明的分级多孔结构三氧化钨催化材料的制备方法，包括以下步骤：将经过碱性溶液浸泡的生物质加入钨酸‑过氧化氢溶胶液中加压浸渍、干燥后煅烧，得到所述分级多孔结构三氧化钨催化材料。本发明的分级多孔结构三氧化钨催化材料形貌规整，孔的结构均匀，保留了生物质模板的分级多孔结构，具有较高的孔隙率，对于室内甲醛污染物具有较高的去除率。

技术研发人员：张良苗,潘长征,吴健,曾浩,高彦峰
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11