用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法技术

本发明专利技术属于材料制备和气体环境污染治理的技术领域，具体涉及了用于VOCs净化的铁系铜基光催化材料的制备方法。实验表明所得Co

【技术实现步骤摘要】
用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法


[0001]本专利技术属于材料制备和大气环境污染治理的
，具体涉及了用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法。

技术介绍

[0002]现如今城市化发展会逐渐成为未来社会发展的主旋律，在城市化的进程中所伴随的高度工业化造成了目前每年全球近有134万人因为空气污染相关疾病导致早逝，然而威胁人类生命的不仅仅是室外大气的污染，越来越多的室内空气污染每年也会造成大量的相关疾病的发生，而致病的一个主要元凶就是挥发性有机化合物（VOCs）。而针对室内外VOCs污染的治理，急需开发设计出高效、稳定、低成本和易操作的光催化材料。
[0003]铁系元素在地球的丰度极高，针对铁系金属积极的开发和利用是一项非常有意义的课题。铁系金属的氧化物在催化领域扮演着非常重要的角色，Fe、Co、Ni的氢氧化物、氧化物、羟基氧化物作为半导体光催化材料热度始终未减；钌铑钯等贵金属氧化物作为助催化剂的材料也不断地被开发出来。着眼于铁系金属的资源优势，本专利技术使用氢氧化物浸渍氧化泡沫铜的制备方法，将Fe、Co、Ni的氧化物作为催化材料以泡沫铜作为铜源开发出MO
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/Cu
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O/Cu复合光催化材料。其中CoO
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/Cu
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O/Cu复合光催化材料对VOCs的降解具有很高的催化活性和稳定性；NiO
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/Cu
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O/Cu复合光催化材料对VOCs具有很明显的吸附效果同时光催化降解活性也很高。本专利技术所设计开发的材料在高效稳定的吸附、光催化降解VOCs领域具有广阔的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法，该方法通过氢氧化物浸渍法在氧化泡沫铜上合成MO
x
/Cu
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O/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料。本专利技术制备的光催化材料可应用于高效光催化降解室内外挥发性有机污染物的用途。具体包括以下步骤：一种用于室内外VOCs净化的铁系MO
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/Cu
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O/Cu光催化材料的制备方法，按照下述步骤进行：步骤1、氧化泡沫铜的制备：将HCl用三倍体积的水稀释后，将市售泡沫铜放入并超声洗涤，使用二次水反复冲洗所得泡沫铜，洗净后分别使用二次水和无水乙醇重复上述洗涤过程，将所得泡沫铜烘干保存备用；将上述清洗完成后的泡沫铜置于马弗炉中，以一定的升温速率升温至一定温度后煅烧数小时后取出备用。
[0005]步骤2、M(OH)
x
的制备取一定量的M (NO)3(M=Fe，Co，Ni)放入一定体积的二次水中制得溶液M,再使用二次水配制氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液缓慢滴到溶液M中,搅拌1小时，放入高压釜中水热反应后，分别使用水、无水乙醇离心洗涤，低温烘干，得到M (OH) x
，密封保存备用。
[0006]步骤3、M(OH)
x
浸渍氧化泡沫铜用一定量的M (OH) x
放入二次水中搅拌均匀。将步骤1所得的氧化泡沫铜放入溶液中缓慢搅拌数小时。搅拌后将溶液和氧化泡沫铜一同恒温浸渍数小时后，待溶剂蒸干，M (OH) x
附着于氧化泡沫铜上，即得M(OH)
x
浸渍的氧化泡沫铜。
[0007]步骤4、MO
x
/Cu
x
O/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料的制备将M(OH)
x
浸渍的氧化泡沫铜置于管式炉中在特定气氛下煅烧，煅烧后即得所述MO
x
/Cu
x
O/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料。
[0008]步骤1中，所选泡沫铜厚度为0.1~1.5 mm，面积可根据实际情况选取任意大小及形状。
[0009]步骤1中，氧化泡沫铜的煅烧方式为以4~7 ℃/min的升温速率升温至250~500 ℃下恒温保持100~300 min。
[0010]步骤2中，硝酸盐的用量为0.5~10 mmol，二次水用量为10~40 mL，溶液搅拌时间为15~30 min。
[0011]步骤2中，氢氧化钾的用量为4~8 g，二次水用量为20~50 mL，溶液滴加速度为0.5~1.5 mL/min，溶液搅拌时间为0.5~3 h。。
[0012]步骤2中，水热反应溶液体积为30~90 mL，水热反应温度为180~210 ℃，水热反应时间为15~30 h。
[0013]步骤2中，离心洗涤使用水洗2~5次，无水乙醇洗1~2次，40~60 ℃真空烘干。
[0014]步骤3中，氧化泡沫铜浸渍温度为40~90 ℃，浸渍时间为18~40 h。
[0015]步骤4中，M(OH)
x
浸渍的氧化泡沫铜的煅烧气氛为氮气或空气。
[0016]步骤4中，M(OH)
x
浸渍的氧化泡沫铜的煅烧方式为150~600 ℃下恒温保持100~400 min，锻烧升温速率均为1~4 ℃/min。
[0017]本专利技术的MO
x
/Cu
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O/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料可用于高效光催化降解室内外挥发性有机污染物的用途。
[0018]本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术首次在泡沫铜上制备出MO
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/Cu
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O/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料,材料中泡沫铜作为铜源，有效的利用了泡沫铜的骨架和孔洞。通过铁系金属的氢氧化物浸渍使M(OH)
x
浸渍在氧化泡沫铜的氧化层上形成了M(OH)
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/Cu
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O并通过煅烧使氢氧化物热转化为氧化物，并进一步保持了铜的氧化物的存在。
[0019]（2）本专利技术中所使用的铁系金属在地壳中丰度极高，使用成本极低。铁系金属氧化物作为光响应良好的半导体材料，自身却仍受困于光利用率不足的缺陷，而将MO
x
生长于氧化泡沫铜之上时，铜的氧化层和铜的骨架与MO
x
复合成功的弥补了这种缺陷。
[0020]（3）本专利技术中MO
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/Cu
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O/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料针对固气反应模式开发，将粉体材料固定，这样的材料设计可以有效地避免气体流动体系中粉体材料的流失带来的颗粒污染物对大气的二次污染。
附图说明
[0021]图1为实施例2、3中所制备的样品的扫描电镜图，a为FeO
x
/Cu
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O/Cu复合光催化材料, b为CoO
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/Cu
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O/Cu复合光催化材料，c为NiO
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/Cu
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O/Cu复合光催化材料；
图2 为实施例2、3中所制备样品的X射线光电子能谱a为Fe的2p轨道, b为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下几种步骤：步骤1、氧化泡沫铜的制备：将HCl用三倍体积的水稀释后，将市售泡沫铜放入并超声洗涤，使用二次水反复冲洗所得泡沫铜，洗净后分别使用二次水和无水乙醇重复上述洗涤过程，将所得泡沫铜烘干保存备用；将上述清洗完成后的泡沫铜置于马弗炉中，以一定的升温速率升温至一定温度后煅烧数小时后取出备用；步骤2、M(OH)
x
的制备取一定量的M (NO)3(M=Fe，Co，Ni)放入一定体积的二次水中制得溶液M,再使用二次水配制氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液缓慢滴到溶液M中,搅拌1小时，放入高压釜中水热反应后，分别使用水、无水乙醇离心洗涤，低温烘干，得到M (OH) x
，密封保存备用；步骤3、M(OH)
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浸渍氧化泡沫铜用一定量的M (OH) x
放入二次水中搅拌均匀；将步骤1所得的氧化泡沫铜放入溶液中缓慢搅拌数小时；搅拌后将溶液和氧化泡沫铜一同恒温浸渍数小时后，待溶剂蒸干，M (OH) x
附着于氧化泡沫铜上，即得M(OH)
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浸渍的氧化泡沫铜；步骤4、MO
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/Cu
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O/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料的制备将M(OH)
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浸渍的氧化泡沫铜置于管式炉中在特定气氛下煅烧，煅烧后即得所述MO
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/Cu
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O/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料。2.根据权利要求1中所述的用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所选泡沫铜厚度为0.1~1.5 mm，面积可根据实际情况选取任意大小及形状；氧化泡沫铜的煅烧方式为以4~7 ℃/min的升温速率升温至250~500 ℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓晶，和丹，马玉煊，乐树坤，杨小雪，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：