本发明专利技术公开了一种Sn基氢氧化物型光催化剂及其制备方法和应用，其特征在于：光催化剂是由Mg2+或Zn2+和Sn4+所构成的双金属氢氧化物固溶体，催化剂的化学式为MSn(OH)6，其中M为Mg或Zn；本发明专利技术采用水热法对该催化剂进行合成。本发明专利技术的催化剂在紫外光下对苯表现出高效、稳定的光催化降解和矿化活性，克服了传统TiO2光催化剂在降解气相苯时效率低、易积碳失活的问题，本发明专利技术的光催化剂制备方法简单，原料廉价易得，消除苯的活性高效、稳定，有推广应用潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化剂制备及环境污染物治理领域，具体涉及一种用于光催化治理含苯废气的Sn基氢氧化物型光催化剂MSn(OH)6(M为Mg或Zn)及其制备方法。
技术介绍
苯作为重要的化工原料和溶剂广泛应用于造漆、制药、制鞋、家具生产等领域，是室内空气中最为常见的隐形“杀手”。作为易挥发性有机污染物，苯废气主要以呼吸、皮肤摄入以及食入的方法进入人体。短时间吸入大量其蒸汽可导致急性中毒，出现头痛、呕吐、胸闷、头晕等症状，长期接触将导致神经衰弱、肝肿大、皮肤干燥和造血器官功能下降。 苯废气的处理方法主要包括传统的活性炭吸附、柴油煤油吸收、催化燃烧、微生物处理以及新近发展起来的紫外臭氧氧化、低温等离子体及光催化氧化降解等高级氧化技术。光催化氧化处理苯兴起于90年代，原理是利用半导体材料受光激发后产生的活性自由基(·OH和·O2-)对苯分子进行分解。相比于上述其他技术，该过程可在室温下利用光做驱动力对苯废气进行降解、矿化，因而在工艺、能耗、成本和效率上更具优势，成为近年来环境研究领域热点。然而，对绝大多数污染物都具有良好、稳定降解活性的传统光催化剂TiO2在处理苯系污染物时效率却很低，且极易积碳失活，无法实际应用。因此，开发高活性和稳定性的光催化剂是光催化治理苯废气的关键所在。 有研究表明，随着降苯反应的进行，氧化物型光催化剂如TiO2表面的羟基会逐渐消耗，导致光生空穴直接与苯环作用，从而形成苯正离子共轭基团，引发苯环间的聚合反应，最终在催化剂表面形成积碳。理论上讲，催化剂表面如果富含羟基，则既可强化·OH的氧化反应，提高效率，也可促进表面捕获反应气氛中的微量水汽，再生羟基，从而避免上述积碳失活的发生。显然，氢氧化物型光催化剂将是个很好选择。 已报道的能高效降解苯废气的氢氧化物型光催化剂有In(OH)3、InOOH及GaOOH等(参见中国材料进展2010年第1期10页；Nanotechnology,2010,21(35):355601)。这些报道的氢氧化物或多或少存在着如原材料昂贵，制备工艺复杂、活性稳定性不高等问题。因此，开发和环保地制备能用于苯废气降解的廉价、高效的氢氧化物型光催化剂仍是挑战。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新型的用于光催化降解苯废气的Sn基氢氧化物型光催化剂及其制备方法，所要解决的技术问题是TiO2光催化剂处理苯活性低、易失活，以及现有氢氧化物型光催化剂活性不理想、制备工艺复杂、成本高的问题。 本专利技术Sn基氢氧化物型光催化剂，其特点在于：所述光催化剂是由Mg2+或Zn2+和Sn4+所构成的双金属氢氧化物固溶体，所述催化剂的化学式为MSn(OH)6，其中M为Mg或Zn。 本专利技术Sn基氢氧化物型光催化剂的制备方法，其特点在于按如下步骤进行： a、将Na2SnO3·4H2O溶于水中，获得浓度为0.05-0.1mol/L的Na2SnO3溶液；将MgCl2·6H2O或ZnCl2溶于水中，获得与所述Na2SnO3溶液浓度相同的MCl2溶液；浓度过大，Na2SnO3·4H2O不能完全溶解，而浓度过小又会导致产量过小，因此合适范围为0.05-0.1mol/L；MCl2溶液与Na2SnO3溶液采用相同的浓度，有利于下一步按配比进行混合反应。 b、取等体积的Na2SnO3溶液与MCl2溶液，在搅拌下将所述Na2SnO3溶液逐滴加入到MCl2溶液中，获得乳白色悬浊液；以浓度为0.1mol/L盐酸或0.1mol/L NaOH溶液调节所述乳白色悬浊液的pH为4-13； c、将调节pH后的悬浊液在20℃～150℃条件下水热反应24h，然后经洗涤、离心、烘干，即得产物Sn基氢氧化物型光催化剂MSn(OH)6，其中M为Mg或Zn。 本专利技术Sn基氢氧化物型光催化剂的制备方法的最优方案是按如下步骤进行： a、将Na2SnO3·4H2O溶于水中，形成浓度为0.1mol/L的Na2SnO3溶液；将MgCl2·6H2O或ZnCl2溶液水中，形成浓度为0.1mol/L的MCl2溶液； b、取等体积的Na2SnO3溶液和MCl2溶液，在搅拌下将Na2SnO3溶液逐滴加入到MCl2溶液中，获得乳白色悬浊液；经测试其pH分别为11(M为Mg时)和10(M为Zn时)。 c、将所述悬浊液在120℃条件下水热反应24h，然后经洗涤、离心、烘干，即得产物Sn基氢氧化物型光催化剂MSn(OH)6，其中M为Mg或Zn。 上述的制备方法，步骤a及步骤b皆是在10℃下进行操作。若温度过高，部分Na2SnO3在水中会提前水解，生成低结晶度SnO2，使部分Mg2+或Zn2+不能与Sn4+结合，水热后以无定形MgO或ZnO形式存在，不利于样品的光催化降苯反应。 本专利技术进一步公开了Sn基氢氧化物型光催化剂的应用，其特征在于：所述的光催化剂用于含苯废气的光催化降解治理。 与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在： 1、本专利技术公开了的Sn基氢氧化物型光催化剂MSn(OH)6(M为Mg或Zn)及其制备方法，具有活性稳定性高、制备工艺简单、反应条件温和的优点，同时所用原料廉价易得，有效的降低了成本；本专利技术所得的催化剂相比于氧化物型催化剂，其对苯的降解率及矿化剂都有了显著的提高； 2、本专利技术首次将MgSn(OH)6应用于光催化领域，发现了其能高效稳定地降解、矿化苯废气；经测试，对起始浓度为250ppm苯废气，在连续流动催化反应中，0.1g MgSn(OH)6在1.8s的催化剂接触时间下对苯稳定降解率高达89％，矿化率达68％。 附图说明 图1为实施例1所得MSn(OH)6(M为Mg或Zn)光催化剂的XRD图； 图2为实施例1所得MSn(OH)6(M为Mg或Zn)光催化剂及经典P25(TiO2)降解含苯废气的效果图； 图3为实施例1所得ZnSn(OH)6光催化剂降解治理含苯废气的活性寿命评测图； 图4为实施例2所得MSn(OH)6(M为Mg或Zn)光催化剂的XRD图； 图5为实施例2所得ZnSn(OH)6光催化剂降解治理含苯废气的活性汇总图； 图6为实施例3所得MSn(OH)6(M为Mg或Zn)光催化剂的XRD图； 图7为实施例3所得ZnSn(OH)6光催化剂降解治理含苯废气的活性汇总图。 具体实施方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Sn基氢氧化物型光催化剂，其特征在于：所述光催化剂是由Mg2+或Zn2+和Sn4+所构成的双金属氢氧化物固溶体，所述催化剂的化学式为MSn(OH)6，其中M为Mg或Zn。
【技术特征摘要】
1.一种Sn基氢氧化物型光催化剂，其特征在于：所述光催化剂是由Mg2+或Zn2+和Sn4+所构成的双金属氢氧化物固溶体，所述催化剂的化学式为MSn(OH)6，其中M为Mg或Zn。
2.一种如权利要求1所述Sn基氢氧化物型光催化剂的制备方法，其特征在于按如下步
骤进行：
a、将Na2SnO3·4H2O溶于水中，获得浓度为0.05-0.1mol/L的Na2SnO3溶液；将MgCl2·6H2O
或ZnCl2溶于水中，获得与所述Na2SnO3溶液浓度相同的MCl2溶液；
b、取等体积的Na2SnO3溶液与MCl2溶液，在搅拌下将所述Na2SnO3溶液逐滴加入到
MCl2溶液中，获得乳白色悬浊液；以浓度为0.1mol/L盐酸或0.1mol/L NaOH溶液调节所述
乳白色悬浊液的pH为4-13；
c、将调节pH后的悬浊液在20℃～150℃条件下水热反应24h，然后经洗涤、离心、烘
干，即得产物...
【专利技术属性】
技术研发人员：付先亮，陈士夫，黄丹威，秦永，孟苏刚，
申请(专利权)人：淮北师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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