[發明專利]一種單原子Ag/ZnS催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911065061.5
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN112774693A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 關超陽;郭文雅;郎嘉良;趙剛;黃翟
• 申請（專利權）人: 北京氦舶科技有限責任公司
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J37/10;B01J37/18;A62D3/38;A62D3/176;A62D3/17;A62D101/28
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本發明具體涉及一種單原子Ag/ZnS催化劑的制備方法，包括如下步驟：以銀鹽作為Ag前驅體，以鋅鹽和硫化物作為ZnS前驅體，通過一步水熱合成法以及氫氣還原，得到單原子Ag/ZnS催化劑。本發明的制備方法簡易可控，制得的催化劑，活性組分Ag以原子級尺寸均勻分布在ZnS載體表面，可在常溫條件下將甲醛轉化為完全無毒的二氧化碳和水，并且長時間運行后，催化劑的催化降解甲醛的能力幾乎無衰減，催化劑性能穩定。

技術領域

本發明屬于催化材料和環境保護技術領域，具體涉及一種單原子Ag/ZnS催化劑及其制備方法和在常溫降解甲醛中的應用。

背景技術

甲醛是一類主要的室內毒性較高的空氣污染物，短期接觸甲醛會刺激眼睛、鼻腔和呼吸道而引起過敏反應；長期接觸甲醛會增加白血病、鼻咽癌、乳腺癌和死亡的可能性。世界衛生組織國際癌癥研究機構已將甲醛定義為一類致癌物。因此，如何高效率的去除室內甲醛十分必要。現有技術中，為改善室內空氣環境，大量新穎的綠色環保凈化材料不斷出現。其中光觸媒表現出較佳的空氣凈化功能，經過可見光或紫外光激發后，光觸媒粒子表面產生活性物質，可對目標物進行氧化或還原反應，具有污染物去除、空氣凈化、抗菌、除塵、防霧等環境凈化的效能。目前光觸媒的主要成分是二氧化鈦，在太陽光或照明光源中的紫外線照射下能夠產生電荷，與空氣中的水分子及氧分子發生反應，產生負氧離子和氫氧自由基，這些物質具有較強的氧化能力，具有降解有機物和殺菌等作用。但TiO2為寬禁帶半導體，只能吸收太陽光能力約4％的紫外光，同時TiO2產生的光生電子與空穴遷移效率較低，導致TiO2量子效率偏低。

單原子催化劑是一種新型催化劑，基于原子級別的金屬活性組分，在最大化活性位點數量、增強對目標產物的選擇性、提高固有催化活性和減少貴金屬用量方面顯示出巨大的優勢,有望用于甲醛的高效催化降解。

ZnS具有合適的禁帶寬度及導帶、價帶電位，能夠吸收近乎100％的紫外光，將ZnS與單原子貴金屬結合，能夠提高光生電荷的分離效率，降低表面化學反應的過電位，增加活性位點等。

目前還未有單原子貴金屬/硫化鋅復合材料作為甲醛氧化降解的催化劑的文獻報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種簡易可控的單原子Ag/ZnS催化劑的制備方法。本發明的方法制備的催化劑能夠實現在常溫條件下對甲醛的高效去除，將甲醛轉化為完全無毒的二氧化碳和水。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種單原子Ag/ZnS催化劑的制備方法，包括如下步驟：以銀鹽作為Ag前驅體，以鋅鹽和硫化物作為ZnS前驅體，通過一步水熱合成法以及氫氣還原，得到單原子Ag/ZnS催化劑。

優選地，所述單原子Ag/ZnS催化劑的制備方法，具體包括如下步驟：將銀鹽、鋅鹽、硫化物、乙二醇的混合溶液加入到高壓反應釜中，水熱反應完全；將反應產物經洗滌，干燥處理，得到Ag+/ZnS；將所述Ag+/ZnS置于氫氣氣氛中高溫還原，然后降低至室溫，得到單原子Ag/ZnS催化劑。

優選地，所述銀鹽為硝酸銀、硫酸銀中的任意一種或兩種以上的混合物。

優選地，所述鋅鹽為醋酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、乙酸鋅中的任意一種或兩種以上的混合物。

優選地，所述硫化物為硫代乙酰胺、硫脲、硫化鈉中的任意一種或兩種以上的混合物。

優選地，所述銀鹽與鋅鹽的摩爾比為(0.001～0.01):1，所述鋅鹽的摩爾質量與乙二醇的體積比(mol/L)為1：(10～50)，所述鋅鹽和硫化物的摩爾比為1:(2～8)。

優選地，所述水熱反應的溫度為100～200℃，所述水熱反應的時間為6～24h。

優選地，所述洗滌為乙醇離心洗滌。

優選地，所述干燥的溫度為70～100℃，所述干燥的時間為6～24h。