一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及室内装修有害气体清除技术领域，具体公开一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用。所述卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料中多孔钛羟基磷灰石的化学式为TixCa(5‑x)(PO4)(3+2x/3)(OH)，1≤x≤5，具有蜂窝状多孔结构，所述卤化氧铋富集在所述多孔钛羟基磷灰石的表面和孔道结构中。该复合材料平均孔径为8‑12nm，比表面积为50‑150cm2/g，禁带宽度为2.50eV，对室内装修有害气体有强大的吸附能力，且在光照下，能将甲醛等有机会氧化成CO2和H2O，无二次污染。

Halogenated bismuth oxide / porous titanium hydroxyapatite composite material and preparation method and application thereof

The invention relates to the field of indoor decoration harmful gas removal technology, and specifically discloses a kind of bismuth halide / porous titanium hydroxyapatite composite material, a preparation method and application. The chemical formula of porous titanium hydroxyapatite in the composite of bismuth halide / porous titanium hydroxyapatite is TixCa (5 x) (PO4) (3+2x/3) (OH) and 1 less than x less than 5, with honeycomb porous structure, and the bismuth halide is enriched in the surface and pore structure of the porous titanium hydroxyapatite. The average pore size of the composite is 8 12NM, the specific surface area is 50 150cm2/g, the band gap is 2.50eV, and it has a strong adsorption capacity for indoor decoration harmful gases, and under light, it can oxidize the formaldehyde to CO2 and H2O, without two pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及室内装修有害气体清除
，尤其涉及一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
经济的快速发展导致了严重的环境污染问题，尤其是室内环境的污染，对我们的生活产生了极大的负面影响。近年来，由于室内装修材料的质量参差不齐，导致室内有害气体污染超出了国家标准，严重威胁到人类的生命健康。据统计，装修后室内有害气体的种类有400多种，其中主要的有害气体有苯、甲醛、氨等挥发性有机物（VOCs），它们主要来自于建筑材料、室内装修材料、油漆、胶黏剂、家具、胶黏剂等。长期处于污染的室内环境中，会出现头痛、恶心、疲劳、烦躁不安、免疫力降低以及过敏等症状，严重的还会导致癌症、畸形、突变等。光催化降解技术是处理环境中持久性有毒有害有机污染物的有效方法之一，它可以将甲醛、氨气、苯等大分子有机污染物在室温条件下分解为无毒无害的小分子N2、H2O和CO2，无二次污染，具有持久性，在处理空气污染和其他环境污染，尤其是室内空气污染方面有着广泛的应用前景。卤化氧铋BiOX(X=Cl，Br，I)属于V-VI-VII主族，是一种新型半导体材料，具有独特的电子结构、较小的禁带度、良好的光学性能及光催化性能，有较大的可见光相应范围。尤其是BiOCl稳定性好、无毒，且具有独特的层状结构和间接跃迁的方式，有利于电子－空穴的有效分离及电荷转移，有效地阻止了电子－空穴复合，具有较高的光催化活性。然而，单一的BiOX催化剂存在催化过程中易团聚、分散性不好、不能与甲醛、乙醛等污染物充分接触、吸附性不理想、光催化效率低的问题。
技术实现思路
针对单一的BiOX催化剂存在催化过程中易团聚、分散性不好、不能与甲醛、乙醛等污染物充分接触、吸附性不理想、光催化效率低的问题，本专利技术提供一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料。进一步地，本专利技术还提供一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法。进一步地，本专利技术还提供一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的应用。为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料，其特征在于：所述多孔钛羟基磷灰石化学式为TixCa(5-x)(PO4)(3+2x/3)(OH)，1≤x≤5，所述多孔钛羟基磷灰石具有蜂窝状多孔结构，且平均孔径为8-12nm，比表面积为50-150cm2/g；所述卤化氧铋富集在所述多孔钛羟基磷灰石的表面和孔道结构中。相对于现有技术，本专利技术提供的卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料中的多孔钛羟基磷灰石具有很高的杀菌效果和对气体的亲和力，在光照下具有很高的光催化活性，同时，它具有蜂窝状多孔结构，比表面积大，增大了对甲醛、乙醛等有害污染物的吸附，故多孔TiHA在光催化中是很好的载体。将卤化氧铋富集在TiHA表面和孔道中，可以克服光催化剂在催化过程中易团聚、分散性不好的问题，并将多孔TiHA的高吸附性和BiOX的高光催化降解能力有机的结合起来，可提高吸附性和光催化效率。进一步地，本专利技术还提供了所述卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法。该制备方法至少包括以下步骤：步骤1、将金属卤化物加入到铋盐溶液中，恒温反应，反应结束后，纯化、干燥处理，得到卤化氧铋；步骤2、将多孔微球CaCO3模板粉末与步骤2所得卤化氧铋分散到水中，得到悬浊液；步骤3、向所述悬浊液中加入钛源，分散均匀；步骤4、向所述悬浊液中滴加磷酸一氢盐溶液，用pH调节剂调节pH值至9~11，恒温反应；步骤5、反应结束后，纯化、干燥处理，得到产物。相对于现有技术，本专利技术提供的卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法简单，以多孔微球CaCO3为模板，以Ti4+取代磷灰石中的Ca2+，过程容易控制。进一步地，本专利技术还提供所述卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料在制备光催化环保涂料的应用。相对于现有技术，本专利技术所述卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料具有50-150cm2/g比表面积，对室内装修有害气体的吸附能力大大增加，且在光照下将甲醛等有害气体氧化降解速率加快，降解成CO2和H2O，无二次污染。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1、图2为BiOCl/多孔TiHA复合材料的显微照片；图3为BiOCl/多孔TiHA复合材料的XRD图；图4为BiOCl、TiHA、BiOCl/多孔TiHA复合材料的紫外-可见光漫反射曲线图；图5为BiOCl、TiHA、BiOCl/多孔TiHA复合材料的禁带宽度图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料，所述多孔钛羟基磷灰石化学式为TixCa(5-x)(PO4)(3+2x/3)(OH)，1≤x≤5，所述多孔钛羟基磷灰石具有蜂窝状多孔结构，且平均孔径为8-12nm，比表面积为50-150cm2/g；所述卤化氧铋富集在所述多孔钛羟基磷灰石的表面和孔道结构中。本专利技术实施例提供的卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料将多孔TiHA的高吸附性和BiOX的高光催化降解能力有机的结合起来，可提高吸附性和光催化效率。进一步地，本专利技术还提供一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：步骤1、将金属卤化物加入到铋盐溶液中，恒温反应，反应结束后，纯化、干燥处理，得到卤化氧铋；步骤2、将多孔微球CaCO3模板粉末与步骤2所得卤化氧铋分散到水中，得到悬浊液；步骤3、向所述悬浊液中加入钛源，分散均匀；步骤4、向所述悬浊液中滴加磷酸一氢盐溶液，用pH调节剂调节pH值至9~11，恒温反应；步骤5、反应结束后，纯化、干燥处理，得到产物。本专利技术提供的制备方法简单。下面对上述制备方法做进一步的解释说明：具体的，上述步骤1中，将金属卤化物加入到铋盐溶液中，恒温反应，反应结束后，纯化、干燥处理，得到卤化氧铋。所述金属卤化物为金属氯化物、金属碘化物、金属溴化物中的至少一种。所述铋盐为优选为五水硝酸铋或硫酸铋，优选的铋盐价廉易得，可降低卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的生产成本。进一步优选的，所述铋盐溶液中Bi3+的浓度为0.005~0.5mol/L。优选的Bi3+浓度可确保铋盐在溶液中充分溶解以保证铋盐充分参与反应。进一步优选的，所述金属卤化物为卤化钠或卤化钾。卤化钠或卤化钾为水溶性极佳的金属卤化物，可使溶解操作易于进行，节约时间成本。进一步优选的，将金属卤化物加入到铋盐溶液中得到的混合液中，所述的金属卤化物中卤素离子X-与Bi3+的摩尔比为1~1.5：1。合适的X-与Bi3+的摩尔比，可以保证铋盐充分参与反应，且避免浪费。若所述金属卤化物含量过多时，残留的金属卤化物增加了纯化处理的难度，延长生产周期。进一步优选的，所述恒温反应的条件为：70℃~90℃反应2.5~3.5h。采取上述反应温度和时间，可使反应物在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料，其特征在于：所述多孔钛羟基磷灰石化学式为TixCa(5‑x)(PO4)(3+2x/3)(OH)，1≤x≤5，所述多孔钛羟基磷灰石具有蜂窝状多孔结构，且平均孔径为8‑12nm，比表面积为50‑150cm2/g；所述卤化氧铋富集在所述多孔钛羟基磷灰石的表面和孔道结构中。

【技术特征摘要】
1.一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料，其特征在于：所述多孔钛羟基磷灰石化学式为TixCa(5-x)(PO4)(3+2x/3)(OH)，1≤x≤5，所述多孔钛羟基磷灰石具有蜂窝状多孔结构，且平均孔径为8-12nm，比表面积为50-150cm2/g；所述卤化氧铋富集在所述多孔钛羟基磷灰石的表面和孔道结构中。2.一种卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法至少包括以下步骤：步骤1、将金属卤化物加入到铋盐溶液中，恒温反应，反应结束后，纯化、干燥处理，得到卤化氧铋；步骤2、将多孔微球CaCO3模板粉末与步骤2所得卤化氧铋分散到水中，得到悬浊液；步骤3、向所述悬浊液中加入钛源，分散均匀；步骤4、向所述悬浊液中滴加磷酸一氢盐溶液，用pH调节剂调节pH值至9~11，恒温反应；步骤5、反应结束后，纯化、干燥处理，得到产物。3.如权利要求2所述的卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中所述的金属卤化物为金属氯化物、金属碘化物、金属溴化物中的至少一种；和/或所述步骤1中所述的铋盐为五水硝酸铋或硫酸铋。4.如权利要求2所述的卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中所述的金属卤化物为卤化钠或卤化钾。5.如权利要求2所述的卤化氧铋/多孔钛羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中所述的铋盐溶液中Bi3+的浓度为0.005~0.5mol/L；和/或所述步骤1中，将金属卤化物加入到铋盐溶液中得到的混合液中，卤素离子X-与Bi3+的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖凤娟，王俊忠，郭明阳，李心昕，张鹏，王新才，范春燕，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北,13