[發(fā)明專利]一種高效處理三甲胺污染氣體的納米催化劑的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910634232.5
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110368959B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳麗芬;閆彩
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J37/10;B01J37/34;B82Y30/00;B82Y40/00;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明提供了一種高效處理三甲胺污染氣體的納米催化劑的制備方法及其應(yīng)用，屬于惡臭污染物治理及氣相污染控制技術(shù)領(lǐng)域。選不銹鋼網(wǎng)為導(dǎo)電基底，制備負(fù)載有Co?MoS₂催化劑的導(dǎo)電陰極，與浸在0.5mol/L K₂SO₄電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電金屬陽極構(gòu)成催化反應(yīng)膜組件，去除反應(yīng)器中的污染氣體。該系統(tǒng)聯(lián)用光電催化技術(shù)，在偏壓作用下，光生電荷載流子被驅(qū)動到不同方向，有效抑制了電子與空穴的復(fù)合，提高了催化劑的催化效率。本發(fā)明的效果和益處是合成的Co?MoS₂復(fù)合催化劑分散均勻，呈花瓣?duì)?，通過光電化學(xué)的協(xié)同作用可在短時(shí)間內(nèi)去除三甲胺，達(dá)到凈化空氣的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于惡臭氣體治理技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種高效去除空氣中三甲胺惡臭氣體的花瓣?duì)頒o-MoS₂復(fù)合材料，并耦合金屬腐蝕產(chǎn)生的偏壓電位，構(gòu)建形成光電耦合催化系統(tǒng)，提高了光催化效率。該催化劑對三甲胺去除率高，效果穩(wěn)定，且適用污染物濃度較廣。

背景技術(shù)

眾所周知,惡臭污染物是一類特殊有異味的氣體,指的是一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質(zhì)。屬于典型的擾民污染,也是當(dāng)前投訴的焦點(diǎn)污染物。三甲胺是一種無色，有毒，易燃的簡單有機(jī)胺類氣體，會產(chǎn)生令人不快和辛辣的氨氣味和魚腥味。它是生活垃圾處理中的典型惡臭物質(zhì)，也是國家《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-1993)規(guī)定的八大惡臭氣體之一，已被列入空氣質(zhì)量監(jiān)測物質(zhì)之一。三甲胺氣體較難監(jiān)測而人們的嗅覺對其極為靈敏,因此三甲胺氣體帶來的惡臭污染問題引起人們的高度關(guān)注,對三甲胺污染進(jìn)行治理具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，三甲胺治理方法有很多，傳統(tǒng)方法包括：物理法(吸附法、掩蔽法、稀釋擴(kuò)散法)、化學(xué)法(氧化法、吸收法、燃燒法)、生物法等。但各個(gè)方法都有局限，如吸附法需經(jīng)常更換吸附劑；掩蔽法并沒有去除惡臭成分；燃燒法能耗高；生物法養(yǎng)護(hù)困難等。在此基礎(chǔ)上,利用光化學(xué)、電化學(xué)等新興技術(shù)已成為研究的熱點(diǎn)。而將兩種或多種方法聯(lián)合使用的復(fù)合技術(shù),更是當(dāng)前的主要發(fā)展方向。其中，光電催化就是一種復(fù)合技術(shù)，通過抑制光生電荷載體重組進(jìn)一步改善光催化活性。光電催化已逐漸發(fā)展，然而，將光電催化用于惡臭氣體的控制卻仍然很少。

二維過渡金屬硫族化合物(TMDCs)是一個(gè)新興的材料家族，具有優(yōu)異的光電特性和催化性質(zhì)，在光電器件、能源和催化等領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用前景。二硫化鉬是TMDCs的典型代表，其具有本征的直接帶隙(～1.8eV)和優(yōu)異的場效應(yīng)，在傳感器、光電探測器等器件應(yīng)用領(lǐng)域中展示出了巨大的優(yōu)勢。MoS₂因其超薄結(jié)構(gòu)的量子尺寸效應(yīng)、較大的能帶間距、寬響應(yīng)、高電子遷移率、活性邊界多等優(yōu)點(diǎn)也多被用于光催化環(huán)境控制方面。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于實(shí)驗(yàn)條件和手段的原因，二硫化鉬材料中不可避免會出現(xiàn)缺陷，對其性能有著非常重要的影響。有研究證明，通過復(fù)合其他納米粒子可以去除MoS₂中少量的缺陷，從而增強(qiáng)其光催化性能，使納米復(fù)合材料優(yōu)于單一的MoS₂。同時(shí)，過渡金屬的摻雜還可降低MoS₂的電荷轉(zhuǎn)移阻抗，快速的電子傳輸對于催化劑是至關(guān)重要的，因此，這可以很好的提高M(jìn)oS₂的電催化性能。研究發(fā)現(xiàn)摻雜單原子Co時(shí)MoS₂平面上Mo原子會形成大量的界面位點(diǎn)，Co-S-Mo活性位點(diǎn)附近的S空位可提高催化劑的活性。

本申請以三甲胺作為處理氣體，Co-MoS₂作為催化降解的催化劑，并制成光催化電極，構(gòu)建光電催化耦合系統(tǒng)，可高效去除三甲胺。為其他惡臭氣體及氣相污染物的治理提供了思路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在二硫化鉬表面上摻雜過渡金屬鈷合成花瓣?duì)畹腃o-MoS₂復(fù)合催化劑，可以有效地降解三甲胺。在此基礎(chǔ)上，將光電化學(xué)技術(shù)聯(lián)用，構(gòu)建光電耦合催化系統(tǒng)，使三甲胺更有效的被去除。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種高效處理三甲胺污染氣體的納米催化劑的制備方法，步驟如下：