本发明专利技术公开了一种碲催化剂及其在光热催化空气消毒中的应用，属于空气净化技术领域。本发明专利技术的碲催化剂所述碲催化剂为碳掺杂碲催化剂，暴露晶面为100晶面。本发明专利技术的碲催化剂包括碲/花粉碳Te/TRP、碲/氮化碳Te/CN3或Te纳米线材料，以高能晶面100为主要晶面，催化剂具有较强的催化活性和较好的稳定性，可在近红外光的驱动下，表现出优异的杀菌性能，杀菌率可达99％以上，且不产生消毒副产物，且具备优良的光吸收能力，在近红外光照射条件下实现高效杀菌消毒。菌消毒。菌消毒。
【技术实现步骤摘要】
一种碲催化剂及其在光热催化空气消毒中的应用
[0001]本专利技术涉及空气净化
，更具体地，涉及一种碲催化剂及其在光热催化空气消毒中的应用。
技术介绍
[0002]生物气溶胶是空气中含有生物来源的碎片和颗粒物的微生物细胞。这些小颗粒会引起传染病、急性毒性反应和过敏，从而影响人体健康。由于近期严重急性呼吸系统疾病的流行，生物气溶胶的防控措施引起了全世界的关注。当前防止空气传播病原体传播的策略包括稀释通风、加压、定向气流、消毒和过滤。然而，稀释通风、加压和定向气流、过滤不会去除和破坏空气中的传染性病原体。然而，在过滤系统运行过程中，污染物会积聚，被截留的微生物会在过滤介质中增殖，导致过滤效率不理想，成本较高，下游空气传播病原体污染。因此，需加入消毒技术来防止空气传播病原体的传播。
[0003]传统的空气消毒技术，包括化学喷雾灭活和紫外线(UV)辐照灭活，存在一些棘手的问题，限制了它们的进一步发展和实际应用。例如，大量使用传统化学消毒剂(二氧化氯、环氧乙烷等)非常耗能，在其他空气污染物存在的情况下容易形成有害副产物。紫外线消毒可能是一种有用的方法，但缺乏持续效果，不可避免地导致臭氧污染，抗菌效率低。相比之下，利用太阳能的光催化/光热催化技术可以使细胞失活并分解成二氧化碳、水和其他无机物质，无二次污染，是一种极具潜力的空气消毒技术。然而常规的光催化剂多采用贵金属修饰，价格高昂，限制应用。因此，亟待开发一种高性价比、高活性、高稳定性的可以应用于近红外光催化消毒的光热催化剂，以便光热催化技术大规模应用于空气消毒领域。
[0004]现有技术CN110449169A公开了一种半金属材料Te纳米线_石墨烯水凝胶复合材料，利用具有较强光热杀菌活性的Te纳米线和存在一定的杀菌作用的多孔的还原氧化石墨烯复合制备得到Te纳米线/石墨烯水凝胶复合材料，从而提高了光热杀菌效果，并未解决碲催化剂的稳定性问题，且杀菌效果只是针对大肠杆菌和芽孢杆菌。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是克服现有光热杀菌碲催化剂的催化活性和稳定性不佳的缺陷和不足，提供一种碲催化剂，通过特定工艺的碳掺杂制备得到碲催化剂，使其暴露出高能晶面100，从而在近红外光的驱动下，能产生更多具有高反应性的活性氧物种(ROS)和热，在ROS和热的协同作用下能够实现气载病原微生物的高效灭活，显著提升了催化剂的活性和稳定性。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种碲催化剂在光热催化空气消毒领域中的应用。
[0007]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种碲催化剂，所述碲催化剂为碳掺杂碲催化剂，暴露晶面为100晶面。
[0009]本专利技术的碲催化剂以高能晶面100为暴露晶面，100晶面与101晶面的比值达到3.83，暴露晶面可以使催化剂具有较强的催化活性和较好的稳定性，可在近红外光的驱动
下，表现出优异的杀菌性能。且本专利技术的碲催化剂为碳掺杂碲催化剂，碳材料的光吸收能力非常强，碳掺杂后具有更优异的光热催化效果，且碳材料相对于半金属Te更廉价易得，也易于回收，并可通过再生重复使用，是环境友好型材料。
[0010]优选地，所述碳掺杂碲催化剂包括碲/花粉碳Te/TRP、碲/氮化碳Te/CN3或Te纳米线材料。
[0011]在具体实施方式中，优选地，所述碲/花粉碳Te/TRP的制备方法如下：
[0012]S1：将油菜花粉RP溶于无水乙醇中，充分溶解至溶液呈现鲜黄色，得到溶液A；
[0013]S2：将溶液A固液分离，去除杂质得到固相材料，固相材料溶于无水乙醇和甲醛的混合溶液，搅拌反应1.5～2.5h，得到溶液B；
[0014]S3：将溶液B中的无水乙醇和甲醇去除后，溶于浓硫酸中，在70
‑
90℃下炭化反应得到处理后的花粉碳TRP；
[0015]S4：配置花粉碳的均一水溶液，加入亚碲酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，再先后搅拌加入氨水和水合肼溶液作为还原剂，持续搅拌反应0.8～1.2h，水热合成反应得到Te/TRP，水热反应温度为180～220℃，反应时间为8～16h。
[0016]其中，需要说明的是：
[0017]S1中将花粉溶于无水乙醇，可以使天然花粉的杂质溶于无水乙醇，得到除杂的固相材料，不能溶解的杂质在后续S2的固液分离除杂步骤中过滤洗涤去除，S2中进一步溶解在乙醇和甲醛的混合溶液中是为了实现碳骨架形态的固定，可以使得固定花粉固有的孔道结构，防止在后续的硫酸碳化过程中出现孔道坍塌。
[0018]S1中溶液A的配置方法具体可以参考如下：
[0019]将油菜花粉(RP)以1g：10mL的比例溶解于无水乙醇中，超声处理150～200min至溶液呈现鲜黄色，得到溶液A。
[0020]S2中溶液A和S3中溶液B固液分离洗涤可以采用抽滤洗涤的方法进行，洗涤次数在3～5次。
[0021]本专利技术制备得到的花粉碳TRP为深棕色固体粉末。
[0022]S4中花粉碳的均一水溶液的配置可以具体参考如下：
[0023]将改性花粉碳材料在超声剧烈搅拌的条件下分散于纯水中，超声功率为110W。
[0024]本专利技术S4中先合成了Te单质，再与花粉碳进行复合，通过对对煅烧温度煅烧时间的控制可以控制生成暴露晶面为100晶面。
[0025]进一步优选地，所述水热反应的温度为200℃，反应时间为12h。
[0026]Te/TRP对细菌有静电吸引力，能够破坏细菌细胞膜的功能，可进一步提高杀菌效果。
[0027]在具体实施方式中，优选地，所述碲/氮化碳Te/CN3的制备方法如下：
[0028]将TeCl2、均苯三甲酸和双氰胺混合得到前驱物，惰性气体下煅烧得到Te/CN3，
[0029]其中TeCl2、均苯三甲酸和双氰胺的用量比为1mol：10g：100g，煅烧温度为60～100℃，煅烧时间2～4h。
[0030]进一步优选地，所述煅烧温度为80℃，煅烧时间3h。
[0031]其中，需要说明的是：
[0032]将TeCl2、均苯三甲酸及双氰胺混合的方式可以采用球磨法混合，球磨时间为1～3
小时。
[0033]惰性气体可以为N2氛围，煅烧的氮气的流量为30～80mL/min。
[0034]Te/CN3为边缘锋利的褶皱纳米片，能够粘附细菌细胞及切割细菌细胞，可进一步提高杀菌效果。
[0035]多孔的花粉碳和褶皱薄片都更有利于菌与材料的接触，使菌被截留，让反应过程中产生的活性氧物种和热能被更好的利用。
[0036]在具体实施方式中，所述Te纳米线材料的制备方法如下：
[0037]将亚碲酸钠和聚乙烯吡咯烷酮溶解混合，加入氨水搅拌均匀后，再加入水合肼溶液作为还原剂，混合均匀，水热反应，纯化干燥得到Te纳米线材料，
[0038]其中，水热反应温度为200℃，反应时间8～16h。
[0039]其中，需要说明的是：
[0040]所述水热反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碲催化剂，其特征在于，所述碲催化剂为碳掺杂碲催化剂，暴露晶面为100晶面。2.如权利要求1所述碲催化剂，其特征在于，所述碳掺杂碲催化剂包括碲/花粉碳Te/TRP、碲/氮化碳Te/CN3或Te纳米线材料。3.如权利要求2所述碲催化剂，其特征在于，所述碲/花粉碳Te/TRP的制备方法如下：S1：将油菜花粉RP溶于无水乙醇中，充分溶解至溶液呈现鲜黄色，得到溶液A；S2：将溶液A固液分离，去除杂质得到固相材料，固相材料溶于无水乙醇和甲醛的混合溶液，搅拌反应1.5～2.5h，得到溶液B；S3：将溶液B中的无水乙醇和甲醇去除后，溶于浓硫酸中，在70
‑
90℃下炭化反应得到处理后的花粉碳TRP；S4：配置花粉碳的均一水溶液，加入亚碲酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，再先后搅拌加入氨水和水合肼溶液作为还原剂，持续搅拌反应0.8～1.2h，水热合成反应得到Te/TRP，水热反应温度为180～220℃，反应时间为8～16h。4.如权利要求3所述碲催化剂，其特征在于，所述水热反应温...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏德华，关心怡，唐倬云，何春，刘威奇，麻丁仁，陈琪，焦奕木，曹菁，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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