[發明專利]一種碲催化劑及其在光熱催化空氣消毒中的應用

在審

• 申請號: 202210096613.4
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114471623A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 夏德華;關心怡;唐倬云;何春;劉威奇;麻丁仁;陳琪;焦奕木;曹菁
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;B01J27/24;B01J35/00;B01J37/08;B01J37/16;A61L9/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 蘇晶晶

本發明公開了一種碲催化劑及其在光熱催化空氣消毒中的應用，屬于空氣凈化技術領域。本發明的碲催化劑所述碲催化劑為碳摻雜碲催化劑，暴露晶面為100晶面。本發明的碲催化劑包括碲/花粉碳Te/TRP、碲/氮化碳Te/CN₃或Te納米線材料，以高能晶面100為主要晶面，催化劑具有較強的催化活性和較好的穩定性，可在近紅外光的驅動下，表現出優異的殺菌性能，殺菌率可達99％以上，且不產生消毒副產物，且具備優良的光吸收能力，在近紅外光照射條件下實現高效殺菌消毒。

技術領域

本發明涉及空氣凈化技術領域，更具體地，涉及一種碲催化劑及其在光熱催化空氣消毒中的應用。

背景技術

生物氣溶膠是空氣中含有生物來源的碎片和顆粒物的微生物細胞。這些小顆粒會引起傳染病、急性毒性反應和過敏，從而影響人體健康。由于近期嚴重急性呼吸系統疾病的流行，生物氣溶膠的防控措施引起了全世界的關注。當前防止空氣傳播病原體傳播的策略包括稀釋通風、加壓、定向氣流、消毒和過濾。然而，稀釋通風、加壓和定向氣流、過濾不會去除和破壞空氣中的傳染性病原體。然而，在過濾系統運行過程中，污染物會積聚，被截留的微生物會在過濾介質中增殖，導致過濾效率不理想，成本較高，下游空氣傳播病原體污染。因此，需加入消毒技術來防止空氣傳播病原體的傳播。

傳統的空氣消毒技術，包括化學噴霧滅活和紫外線(UV)輻照滅活，存在一些棘手的問題，限制了它們的進一步發展和實際應用。例如，大量使用傳統化學消毒劑(二氧化氯、環氧乙烷等)非常耗能，在其他空氣污染物存在的情況下容易形成有害副產物。紫外線消毒可能是一種有用的方法，但缺乏持續效果，不可避免地導致臭氧污染，抗菌效率低。相比之下，利用太陽能的光催化/光熱催化技術可以使細胞失活并分解成二氧化碳、水和其他無機物質，無二次污染，是一種極具潛力的空氣消毒技術。然而常規的光催化劑多采用貴金屬修飾，價格高昂，限制應用。因此，亟待開發一種高性價比、高活性、高穩定性的可以應用于近紅外光催化消毒的光熱催化劑，以便光熱催化技術大規模應用于空氣消毒領域。

現有技術CN110449169A公開了一種半金屬材料Te納米線_石墨烯水凝膠復合材料，利用具有較強光熱殺菌活性的Te納米線和存在一定的殺菌作用的多孔的還原氧化石墨烯復合制備得到Te納米線/石墨烯水凝膠復合材料，從而提高了光熱殺菌效果，并未解決碲催化劑的穩定性問題，且殺菌效果只是針對大腸桿菌和芽孢桿菌。

發明內容

本發明的目的是克服現有光熱殺菌碲催化劑的催化活性和穩定性不佳的缺陷和不足，提供一種碲催化劑，通過特定工藝的碳摻雜制備得到碲催化劑，使其暴露出高能晶面100，從而在近紅外光的驅動下，能產生更多具有高反應性的活性氧物種(ROS)和熱，在ROS和熱的協同作用下能夠實現氣載病原微生物的高效滅活，顯著提升了催化劑的活性和穩定性。

本發明的另一目的在于提供一種碲催化劑在光熱催化空氣消毒領域中的應用。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種碲催化劑，所述碲催化劑為碳摻雜碲催化劑，暴露晶面為100晶面。

本發明的碲催化劑以高能晶面100為暴露晶面，100晶面與101晶面的比值達到3.83，暴露晶面可以使催化劑具有較強的催化活性和較好的穩定性，可在近紅外光的驅動下，表現出優異的殺菌性能。且本發明的碲催化劑為碳摻雜碲催化劑，碳材料的光吸收能力非常強，碳摻雜后具有更優異的光熱催化效果，且碳材料相對于半金屬Te更廉價易得，也易于回收，并可通過再生重復使用，是環境友好型材料。

優選地，所述碳摻雜碲催化劑包括碲/花粉碳Te/TRP、碲/氮化碳Te/CN₃或Te納米線材料。

在具體實施方式中，優選地，所述碲/花粉碳Te/TRP的制備方法如下：

S1：將油菜花粉RP溶于無水乙醇中，充分溶解至溶液呈現鮮黃色，得到溶液A；