[發明專利]一種真空紫外光催化凈化材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810995872.4
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109046326B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 吳沐彥;梁耀彰;張穎光;黃海保
• 申請（專利權）人: 香港大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/10;B01J37/03;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/66;B01D53/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 馮振寧

本發明公開了一種真空紫外光催化凈化材料及其制備方法和應用。該真空紫外光催化凈化材料包括基體和負載材料，所述基體為介孔二氧化鈰，所述負載材料為錳摻雜的二氧化鈦。本發明提供了的真空紫外光催化材料具有光催化和臭氧催化氧化性能的錳?二氧化鈦催化劑負載于解控二氧化鈰上，二氧化鈰的使用能夠增大催化劑的比表面積，以提高反應物與催化劑的接觸時間，且二氧化鈰可促進臭氧的利用和消除性能，從而提升催化劑在真空紫外光催化下的性能和與臭氧催化氧化的協同作用，催化效率高、穩定性好，對甲苯的去除率高達96%，臭氧的分解率高于99.9%，實現真空紫外光解、光催化以及臭氧催化氧化協同凈化氣態污染物，且避免了臭氧的二次污染。

技術領域

本發明涉及光催化凈化材料技術領域，更具體地，涉及一種真空紫外光催化凈化材料及其制備方法和應用。

背景技術

工業化和城市化給我國經濟帶來飛速增長，但同時給自然環境帶來巨大挑戰，空氣污染是眾多城市目前面臨著的嚴重環境問題，也是全球性的主要健康風險之一，其中細顆粒物PM2.5作為霧霾現象的元兇，隨著社會對霧霾的關注逐漸被人們熟知。揮發性有機物(VOCs)是PM2.5的重要前體物，長期暴露于VOCs可引起呼吸損傷、病態建筑綜合癥、癌癥等嚴重的健康問題。因此，VOCs的治理迫在眉睫。為消除揮發性有機物，人們致力于開發各種高效的凈化技術。由于反應條件溫和和能將污染物完全轉化為無毒的水和二氧化碳的高效凈化能力，光催化氧化(PCO)被認為是最有前途的技術之一。據報道，在過去的幾十年里，包括乙醇、苯、甲苯和甲醛等多種揮發性有機物的降解都可以通過光催化來實現。

為了提高降解效率，現有技術通常將光催化與其他技術相結合，其中高級氧化因其效率高，成本低而被大量應用于與光催化的結合。在真空紫外燈下的光催化能夠同時結合光解和光催化的效果，利用所產生的臭氧進行臭氧催化氧化反應，從而顯著提高對污染物的降解能力。在真空紫外光催化過程中，185nm(對應于光子能量6.7eV)的真空紫外光可使污染物直接光解，該過程通過高能量光子打斷污染物的分子鍵來實現。在氧氣和水蒸氣的存在下，氧原子(O)、臭氧(O₃)和羥基自由基(OH)等高活性的物種會在真空紫外光照下形成，從而將氣體分子氧化為二氧化碳和水。然而在真空紫外光催化過程中，所產生的臭氧如不能被完全利用和消除，將產生臭氧副產物的二次污染。臭氧具有很強的氧化性，被人體吸收后，臭氧將導致多種呼吸道疾病，包括咳嗽、胸膜炎、肺氣腫等，對健康造成危害。現有技術中有公開以二氧化鈦、氧化鋅、三氧化鎢作為光催化材料，結合真空紫外光解和光催化作用對正己烷、甲苯進行降解，同時利用185nm真空紫外光的光解和254nm紫外光的光催化作用，但所使用材料不具有良好的臭氧催化氧化能力，不能有效地利用所產生的臭氧，且材料對污染物的去除率較低。還有技術公開了以釩氮共摻雜二氧化鈦/玻璃珠復合材料為催化劑，集成真空紫外光、光催化和臭氧氧化三種技術協同去除水中污染物，但并未徹底消除臭氧，可能存在臭氧二次污染。

因此，提供一種具有良好的光催化凈化污染物效果，且不會產生臭氧二次污染的光催化凈化材料對于空氣污染處理具有非常重要的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有光催化凈化材料的缺陷和不足，提供一種真空紫外光催化凈化材料，該催化材料通過將錳摻雜的二氧化鈦負載于介孔二氧化鈰上，同時具有光催化和臭氧催化氧化性能，不僅具有良好的空氣污染凈化能力且不會產生臭氧二次污染。

本發明的另一目的在于提供一種上述真空紫外光催化凈化材料的制備方法。

本發明的又一目的在于提供一種上述真空紫外光催化凈化材料在氣體凈化上的應用。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種真空紫外光催化凈化材料，所述催化凈化材料包括基體和負載材料，所述基體為介孔二氧化鈰，所述負載材料為錳摻雜的二氧化鈦，所述錳摻雜的二氧化鈦與二氧化鈰的摩爾比為0.5～2.0。