一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，属于光催化去除NO领域，该制备方法为：(1)将Na

【技术实现步骤摘要】
一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法及产品
本专利技术属于催化剂制备
，更具体地，涉及一种光催化去除一氧化氮的钼酸铋材料的制备方法以及产品。
技术介绍
受化石燃料燃烧、矿物质燃烧和汽车尾气大量排放的影响，空气中氮氧化物(NOx)污染问题日益严峻，不仅会引发人体呼吸道疾病妨害健康，也是导致酸雨、雾霾、臭氧空洞和光化学烟雾等环境问题的“罪犯”之一。一氧化氮(NO)是NOx的主要成分，约占90％。目前NO去除方法主要有吸附法、微生物法、以及热催化法等。这些方法涉及的设备运转费高、能耗大，一般用于高浓度的汽车尾气和工业废气的处理，但针对低浓度(ppm数量级)NO的去除效果不佳，还存在高能耗和二次污染的风险。光催化技术因绿色环保、反应条件温和、能耗低等优势引起了广泛的关注。研究发现光催化技术是有效去除低浓度NO的有效方法之一。光催化去除NO是通过催化氧化NO成NO3-实现的，过程中容易产生有毒有害中间产物NO2，为实现高效NO去除并同时抑制NO2生成，最关键的是光催化剂的选择。钼酸铋体系具有化学性质稳定、吸光性强、环境友好的特性，自2005年第一次报道可用于可见光催化分解水产氢后，被引入解决环境污染问题，如光催化降解苯酚、降解五氯酚以及去除NO等，是一种具有应用潜力的光催化剂。然而，传统方法合成的钼酸铋材料，由于光生载流子分离效率低和量子产率低的缺点，限制了其工业化应用。因此，需要开发一种新型的光催化去除一氧化氮的钼酸铋催化剂的制备方法，克服其光生载流子分离效率低和量子产率低的缺点。专利
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于，提供一种光催化去除一氧化氮的钼酸铋材料的制备方法以及产品，通过碱刻蚀钼酸铋材料引入缺陷，从而提高了光催化去除NO的效率，且降低了NO2的生成量，并且该制备方法工艺简单、易工业化、成本低。为实现上述目的，本专利技术提供了一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，其包括如下步骤：S1：制备钼酸铋前驱体，S2：将钼酸铋前驱体分散到去离子水中，加入碱溶液进行搅拌，以对钼酸铋前驱体进行碱刻蚀，通过碱对钼酸铋中MoO6八面体的刻蚀作用而引入缺陷，得到含缺陷的钼酸铋催化剂，进行碱刻蚀的温度为80℃～120℃，碱溶液的pH为9～13，S3：将步骤S2获得的溶液进行清洗，接着干燥，获得高性能的光催化去除NO的钼酸铋催化材料。进一步的，碱溶液为氨水，氨水的质量百分比为25％～28％，pH为9.3～11。进一步的，氨水进行刻蚀的温度为80℃，pH为9.3～10.2。进一步的，氨水加入量与钼酸铋前驱体溶液之间满足如下关系：0.1ml～10ml质量百分比为25％～28％氨水对应用于刻蚀设定浓度的钼酸铋前驱体溶液，设定浓度的钼酸铋前驱体溶液是指50ml去离子水中溶解有0.2g钼酸铋前驱体的溶液。进一步的，5ml～7ml质量百分比为25％～28％氨水对应用于刻蚀设定浓度的钼酸铋前驱体溶液，设定浓度的钼酸铋前驱体溶液是指50ml去离子水中溶解有0.2g钼酸铋前驱体的溶液。进一步的，步骤S1中，制备钼酸铋前驱体的具体步骤为：S11：将Na2MoO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O分别加入到去离子水中，搅拌均匀得到白色悬浊液；S12：将步骤S11制备的溶液转移到有聚四氟乙烯的反应釜中，并置于160℃烘箱中加热24h，反应完后自然冷却；S13：将步骤S12制备的样品离心处理得到沉淀，然后用乙醇和去离子水分别各洗涤至少两次后，置于60℃烘箱中干燥至少10h，得到钼酸铋前驱体。进一步的，步骤S3中，将步骤S2获得的溶液用去离子水清洗至少五次，置于60℃烘箱中干燥过夜(至少10h)，得到高性能的光催化去除NO的钼酸铋催化材料。进一步的，步骤S11中，将Na2MoO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O分别加入到去离子水中，搅拌均匀得到白色悬浊液，混合后Na2MoO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O的浓度分别为0.05mol/L和0.1mol/L，Na2MoO4·2H2O的Mo元素与Bi(NO3)3·5H2O的Bi元素的摩尔比为1:2。进一步的，步骤S2中，将钼酸铋前驱体分散到去离子水中，加入碱溶液进行磁力搅拌。按照本专利技术的第二个方面，还提供一种按照如上所述方法制备获得的钼酸铋材料，其光催化去除NO的去除率大于33％。本专利技术方法制备的钼酸铋材料，富含缺陷，具体的，通过碱对钼酸铋中MoO6八面体的刻蚀作用而引入缺陷，引入的缺陷为氧缺陷及同时暴露出配位不饱和的Mo原子。氧缺陷及配位不饱和的Mo可以充当光生电子的捕获位点，减少载流子复合，利于光生载流子的分离；同时氧缺陷与不饱和Mo可以作为活性位点活化气体分子，从而提高光催化NO的去除效率。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术通过简单易行的水热法和碱刻蚀法制备了含缺陷钼酸铋材料，其作为光催化NO去除时，表现出光利用率高、高反应活性(是指NO去除率高)和高选择性(是指副产物NO2生成低)的特点，具体的，NO去除率高达47％，副产物NO2生成量低至46ppb(1ppb＝0.001ppm)。此外，本专利技术成本低、工艺简单、可操控性强，利于市场化推广。附图说明图1是本专利技术实施例1，2，3，4和对比例1的钼酸铋材料光去除NO的活性结果，其中，Ct表示光照时间为tmin时的气流中NO浓度，C0为达到吸附平衡时的NO浓度。图2是本专利技术实施例1，2，3，4和对比例1的钼酸铋材料光去除NO实验中NO2生成量的结果。图3是本专利技术实施例1的电子自旋共振谱图(ESR)结果。图4是本专利技术实施例2的电子自旋共振谱图(ESR)结果。图5是本专利技术实施例3的电子自旋共振谱图(ESR)结果。图6是本专利技术实施例4的电子自旋共振谱图(ESR)结果。图7是本专利技术对比例1的电子自旋共振谱图(ESR)结果。对比图3至图7结果可以看出，经氨处理后相较于氨处理之前出现了明显的自旋信号强度增强，表明在材料中引入了缺陷。表一为实施例1至实施例4以及对比例所制备催化剂光去除NO性能评价结果。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。在催化剂中引入缺陷可以大幅提升催化活性，一方面缺陷可以作为活化反应物的活性位点，另一方面缺陷可以充当电子捕获陷阱来捕获光生电子从而减少光生载流子复合。在钼酸铋体系引入氧空位能显著提升其光催化去除NO的性能。本专利技术通过碱(氨水)处理得到含缺陷的钼酸铋催化剂，通过碱对钼酸铋中MoO6八面体的刻蚀作用而引入缺陷，以期构建高性能光催化去除NO的缺陷钼酸铋材料。本专利技术提供了一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，其包括如下步骤：S1：制备钼酸铋前驱体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：/nS1：制备钼酸铋前驱体，/nS2：将钼酸铋前驱体分散到去离子水中，加入碱溶液进行搅拌，以对钼酸铋前驱体进行碱刻蚀，通过碱对钼酸铋中MoO

【技术特征摘要】
1.一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1：制备钼酸铋前驱体，
S2：将钼酸铋前驱体分散到去离子水中，加入碱溶液进行搅拌，以对钼酸铋前驱体进行碱刻蚀，通过碱对钼酸铋中MoO6八面体的刻蚀作用而引入缺陷，得到含缺陷的钼酸铋催化剂，碱溶液的pH为9～13，
S3：将步骤S2获得的溶液进行清洗，接着干燥，获得高性能的光催化去除NO的钼酸铋催化材料。


2.如权利要求1所述的一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，其特征在于，碱溶液为氨水，氨水的质量百分比为25％～28％，pH为9.3～11。


3.如权利要求2所述的一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，其特征在于，氨水进行刻蚀的温度为80℃，pH为9.3～10.2。


4.如权利要求3所述的一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，其特征在于，氨水加入量与钼酸铋前驱体溶液之间满足如下关系：
0.1ml～10ml质量百分比为25％～28％氨水对应用于刻蚀设定浓度的钼酸铋前驱体溶液，设定浓度的钼酸铋前驱体溶液是指50ml去离子水中溶解有0.2g钼酸铋前驱体的溶液。


5.如权利要求4所述的一种光催化去除NO的钼酸铋材料的制备方法，其特征在于，5ml～7ml质量百分比为25％～28％氨水对应用于刻蚀设定浓度的钼酸铋前驱体溶液，设定浓度的钼酸铋前驱体溶液是指50ml去离子水中溶解有0.2g钼酸铋前驱体的溶液。


6.如权利要求5所述的一种光催化去除NO的钼酸铋材...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪佩，江小龙，汪圣尧，杨懿，陈浩，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42