[發(fā)明專利]用于甲醛降解的高活性改性二氧化鈦催化劑及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011298951.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112264042B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王梁炳;李琪;徐佶梁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/89
• 分類號(hào): B01J23/89;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 長(zhǎng)沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 李喆

本發(fā)明提供了一種用于甲醛降解的高活性改性二氧化鈦催化劑及其制備方法與應(yīng)用。制備方法包括以下步驟：S1：將TiO₂粉末溶于三乙二醇，攪拌加熱，得到TiO₂溶液；S2：將Cu前驅(qū)體溶液與Ag前驅(qū)體溶液混合后加入到S1的TiO₂溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后離心洗滌，即得CuAg/TiO₂。本發(fā)明通過原位生長(zhǎng)法在TiO₂表面生長(zhǎng)Cu納米顆粒和Ag納米顆粒，使Cu和Ag均勻負(fù)載于TiO₂上，制備方法簡(jiǎn)單，成本低，效率高，制備的催化劑成分均一。本發(fā)明利用Cu和Ag的局部表面等離激元共振效應(yīng)(LSPR)成功將TiO₂的吸光范圍從紫外區(qū)擴(kuò)展到可見光區(qū)域，從而提高了催化劑的可見光利用率，也提高了催化劑用于光催化甲醛降解的催化性能，催化活性高且性質(zhì)穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及甲醛降解催化劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于甲醛降解的高活性改性二氧化鈦催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

甲醛是室內(nèi)環(huán)境中常見的的有機(jī)污染物，被世界衛(wèi)生組織列為一類致癌物，其對(duì)人體呼吸系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟甚至生殖發(fā)育健康都有不良影響，因此對(duì)甲醛的有效降解引起了研究者的廣泛關(guān)注。

目前甲醛的降解方式主要有物理吸附和化學(xué)降解兩種。物理吸附成本較低，方法簡(jiǎn)便，但物理吸附是一個(gè)可逆過程，并沒有將甲醛進(jìn)一步分解，且吸附劑的吸附容量有限，吸附達(dá)到飽和后還需要脫附處理。化學(xué)降解則主要采用TiO₂作為催化劑，通過光催化反應(yīng)將甲醛降解為無毒無害的水分子和二氧化碳等。

然而，由于TiO₂的帶隙較寬，其對(duì)光的利用僅僅局限于紫外光區(qū)域，而對(duì)可見光幾乎沒有活性，這極大地限制了它的使用環(huán)境和催化性能。因此，提高甲醛降解劑的光響應(yīng)范圍和降解活性是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于甲醛降解的高活性改性二氧化鈦催化劑及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明通過原位生長(zhǎng)法在TiO₂表面生長(zhǎng)Cu納米顆粒和Ag納米顆粒，使Cu和Ag均勻負(fù)載于TiO₂上，制得用于光催化甲醛降解的高活性改性二氧化鈦催化劑，利用Cu和Ag的局部表面等離激元共振效應(yīng)(LSPR)成功將TiO₂的吸光范圍從紫外區(qū)擴(kuò)展到可見光區(qū)域，提高了催化劑的可見光利用率，也提高了催化劑用于光催化甲醛降解的催化性能。將其用于光催化甲醛降解，催化劑成本低，活性高，性質(zhì)穩(wěn)定。且由于Cu和Ag的LSPR耦合效應(yīng)，使催化劑表現(xiàn)出更強(qiáng)的吸收峰，超過了單獨(dú)的Cu/TiO₂和Ag/TiO₂，產(chǎn)生強(qiáng)大的局部電場(chǎng)并激發(fā)大量的熱電子以促進(jìn)C＝O鍵和C-H鍵的斷裂，從而提高降解效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用甲醛降解的高活性改性二氧化鈦催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1：將TiO₂粉末溶于三乙二醇，攪拌加熱，得到TiO₂溶液；

S2：將Cu前驅(qū)體溶液與Ag前驅(qū)體溶液混合后加入到S1的TiO₂溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后離心洗滌，即得TiO₂表面負(fù)載Cu納米顆粒和Ag納米顆粒的改性二氧化鈦催化劑。

優(yōu)選地，所述S1中，加熱至180～220℃。

優(yōu)選地，所述TiO₂粉末粒徑為18～25mm。

優(yōu)選地，所述Cu前驅(qū)體溶液用Cu(NO₃)₂·3H₂O配制而成。

優(yōu)選地，所述Ag前驅(qū)體溶液用AgNO₃配制而成。