用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法，所述用于可见光催化除醛的异质结复合材料的通式为TiO2‑

【技术实现步骤摘要】
用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法


[0001]本专利技术涉及光催化纳米复合材料
与空气净化
，具体涉及用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解 VOCs的方法。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物(VOCs)是由工业气体、建筑和装饰材料以及汽车尾气排放过程中产生的空气污染物，对空气质量和人体健康造成极大的危害。在各种挥发性有机物中，甲醛(HCHO)是最具危害性和典型的室内空气污染物之一，也是病态建筑综合症(SBS)的主要诱因。大量研究表明，长期暴露于高浓度甲醛会对人类健康造成严重的病理影响，主要包括皮肤和粘膜刺激、鼻肿瘤、慢性支气管炎、呼吸功能障碍、肝毒性损伤甚至癌症等。近年来，考虑到潜在的健康危害、日益严格的环境保护法规以及公众日益关注的问题，人们探索了各种技术来去除室内空气中的HCHO，如物理吸附、等离子体氧化、热催化氧化和光催化氧化。在这些处理技术中，光催化氧化法由于其在太阳光下产生的CO2和H2O的环境友好产物，被认为是最有前景和最有效的去除室内HCHO的方法。
[0003]二氧化钛(TiO2)作为被广泛研究的光催化剂之一，具有无毒、稳定性好、光催化氧化能力高等特点，被广泛应用于光催化处理气体污染物，具有实际的室内应用前景。然而，TiO2的宽禁带(约3.2eV)和低量子效率限制了其实际的室内应用。因此，有必要提高量子效率，扩展可见光响应并调整带隙结构。一般来说，选择具有可见光活性的窄带隙半导体光催化剂构建二元光催化体系是调整TiO2带隙最常用和有效的手段之一。近年来，铋氧氯/二氧化钛(BiOCl/TiO2)异质结结构通过构建p
‑
n型异质结构的光催化性能受到越来越多的关注。
[0004]在各种光催化剂半导体中，二氧化钛(TiO2)由于其低成本、优越的化学稳定性、无毒、强氧化能力等优点，已被广泛研究和接受为消除室内挥发性有机物最具前景的选择之一。然而，由于光谱响应有限(仅占太阳能光的5％) 和光诱导电荷的快速复合，二氧化钛通常表现出较低的光催化效率，这严重限制了光催化去除挥发性有机物的实际应用。为了克服这些限制，人们通过将TiO2与其他半导体复合致力于开发异质结结构以提高光催化性能。
[0005]因此，如何通过TiO2和BiOCl获得用于可见光催化除醛的异质结复合材料成为人们研究的重点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是提出用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法，旨在开发一种能够提高光催化性能，从而提高催化降解VOCs的异质结复合材料。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出用于可见光催化除醛的异质结复合材料，所述所述
异质结复合材料的通式为TiO2‑
x
/BiO1‑
x
Cl，所述通式代表向TiO2或 BiOCl晶格中引入氧空位(O
v
)。
[0008]本专利技术还提出用于可见光催化除醛的异质结复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]S1：制备TiO2/BiOCl；
[0010]S2：将所述TiO2/BiOCl经过煅烧得到产物TiO2‑
x
/BiO1‑
x
Cl。
[0011]可选地，所述步骤S1包括：
[0012]S11：将钛酸四丁酯添加到无水乙醇中，添加超纯水后添加盐酸并搅拌，形成混合溶液；
[0013]S12：将溶解有硝酸铋和氯化钾的透明溶液逐滴添加到所述混合溶液中，调节pH为中性，搅拌后静置形成溶胶
‑
凝胶，再置于烘箱中干燥至恒重，研磨后得到TiO2/BiOCl。
[0014]可选地，所述钛酸四丁酯、所述无水乙醇、所述超纯水、所述盐酸的体积比为1：(2～5)：1：(0.1～0.4)。
[0015]可选地，所述盐酸的物质的量浓度为0.5～2mol/L。
[0016]可选地，所述透明溶液中的所述硝酸铋和所述氯化钾的质量比为(4～5)：1。
[0017]可选地，步骤S12中的所述搅拌时间为0.5～2h，转速为600～1500r/min，静置时间为12～24小时。
[0018]可选地，所述步骤S2包括：
[0019]将所述TiO2/BiOCl在惰性气体或真空环境下煅烧，得到产物 TiO2‑
x
/BiO1‑
x
Cl。
[0020]可选地，所述惰性气体流速为50～200mL/min，所述煅烧的温度为 300～600℃，升温速率为1～10℃/min，煅烧时间为1～3h。
[0021]本专利技术还提出可见光催化降解VOCs的方法，包括以下步骤：在可见光作用下，以可见光催化除醛的异质结复合材料来催化降解VOCs，所述可见光催化除醛的异质结复合材料由如上所述的可见光催化除醛的异质结复合材料的制备方法制得。
[0022]本专利技术提供的技术方案中，TiO2‑
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/BiO1‑
x
Cl在光催化条件下，对挥发性有机物，尤其是甲醛具有格外优异的降解效果。反应开始后，TiO2‑
x
/BiO1‑
x
Cl光催化剂由于带隙较窄，很容易被可见光激发，产生光生电子空穴对，此外，由于二者之间合适的能带位置，二氧化钛导带的电子会迅速迁移到铋氧氯的导带上，同时，光诱导空穴沿反方向移动，电荷的再分配导致在界面处产生一个内建电场，从而有效促进了载流子分离效率。最终，在可见光照射下，电子空穴对分离，电子将
‑
OH和水分子转化为羟基自由基，超氧自由基等活性氧化物质，从而促进甲醛等挥发性有机物降解。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为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相关的附图。
[0024]图1为本专利技术提供的TiO2‑
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/BiO1‑
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Cl纳米颗粒的SEM图像；
[0025]图2为本专利技术提供的TiO2，BiOCl，TiO2‑
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/BiO1‑
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Cl紫外漫反射光谱图；
[0026]图3为本专利技术提供的TiO2‑
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/BiO1‑
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Cl的N2吸附
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脱附等温线图；
[0027]图4为本专利技术提供的TiO2，BiOCl，TiO2‑
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/BiO1‑
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Cl的傅里叶漫反射红外光谱图；
[0028]图5为本专利技术提供的TiO2，BiOCl，TiO2‑
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/BiO1‑
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Cl可见光催化降解甲醛的性能对比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于可见光催化除醛的异质结复合材料，其特征在于，所述异质结复合材料的通式为TiO2‑
x
/BiO1‑
x
Cl，所述通式代表向TiO2或BiOCl晶格中引入氧空位(O
v
)。2.一种如权利要求1所述的用于可见光催化除醛的异质结复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备TiO2/BiOCl；S2：将所述TiO2/BiOCl经过煅烧得到产物TiO2‑
x
/BiO1‑
x
Cl。3.如权利要求2所述的用于可见光催化除醛的异质结复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S11：将钛酸四丁酯添加到无水乙醇中，添加超纯水后添加盐酸并搅拌，形成混合溶液；S12：将溶解有硝酸铋和氯化钾的透明溶液逐滴添加到所述混合溶液中，调节pH为中性，搅拌后静置形成溶胶
‑
凝胶，再置于烘箱中干燥至恒重，研磨后得到TiO2/BiOCl。4.如权利要求3所述的用于可见光催化除醛的异质结复合材料的制备方法，其特征在于，所述钛酸四丁酯、所述无水乙醇、所述超纯水、所述盐酸的体积比为1：(2～5)：1：(0.1～0.4)。5.如权利要求3所述的用于可见光催化除醛的异质结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀刚，钟丹，
申请(专利权)人：深圳市康弘智能健康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：