一种高效降解氨气污染物的纳米催化剂及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种高效降解氨气污染物的纳米催化剂及其应用方法；本发明专利技术制备了氧化锆、二氧化钛复合氧化物能很好的吸附和催化氧化降解氨气，通过多巴胺与复合氧化物的协同作用可以显著提高光生载流子的转移能力和可见光的收集效率，吸收光能力增强，产生的电子

【技术实现步骤摘要】
一种高效降解氨气污染物的纳米催化剂及其应用方法


[0001]本专利技术涉及光催化降解氨气
，尤其涉及一种高效降解氨气污染物的纳米催化剂及其应用方法。

技术介绍

[0002]恶臭气体作为一种感觉公害，不仅对人们的身心健康造成严重损害，而且会对生态环境造成恶劣影响，氨气作为恶臭气体中的一种，对人体或动物的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，不仅可以经肺泡进入血液与血红蛋白结合，破坏血红蛋白的运输氧功能，使生物体出现组织缺氧，从而降低生物体的抵抗能力，危害动物和人体健康和生命，另外氨气可附着在尘埃上，迁移到更远的地方，沉降后会造成土壤和水体的酸化，导致生态系统的富营养化，对生态环境有破坏作用，严重污染环境。
[0003]室内环境空气中氨气主要来源于建筑施工时，在混凝土里添加的高碱混凝土膨胀剂和含尿素的混凝土防冻剂等外加剂，这些含有氨类物质的外加剂在墙体中随着湿度、温度等环境因素的变化而还原成氨气从墙体中缓慢释放出来，造成室内空气中氨气污染，在一般情况下，使用含尿素防冻剂的住宅，其墙体中氨释放完全大约需要10
‑
32年，室内空气中的氨也可来自装饰装修材料添加剂和增白剂等人为污染，人体健康与室内空气质量状况密切相关。
[0004]目前传统的氨气处理技术有通风和物理吸附、选择性催化、光催化等，物理吸附一般依靠活性炭或改性活性炭的吸附性，去除空气中的有害物质，大多数种类的活性炭都存在去除污染物选择性、吸附容量小、吸附饱和后易脱附造成二次污染以及对低浓度的污染物去除效果差等缺陷；选择性催化技术可以使用各种催化剂金属，金属氧化物可以通过氧化氨气将氨气完全去除，但是需要很高的温度进行催化氧化，无法实现在室温下有效的去除气态氨气。光催化降解技术是一种原位氧化技术，是一种清洁、高效、经济的新方法，在室温下就能利用光能，产生既有强氧化能力的羟基自由基和超氧阴离子自由基，几乎可以将空气中大部分有机和无机污染物催化降解为无机小分子物质。光催化技术的主要优势有：反应条件温和、二次污染较少、能耗较低、设备简单等。二氧化钛具有较高的光催化活性，且来源广泛、无毒无害，因此被广泛应用于污染物的光催化降解。但是单一的TiO2其禁带宽带为3.2eV，跃迁能量对应于太阳光中的紫外光部分，光源利用率不高且光生电子和空穴容易复合，导致光量子效率低；另外普通的TiO2虽然比表面积大，可利用的催化活性位点多，但是纳米离子表面能高，容易聚集，降低了其催化活性。
[0005]CN 103170321 A公开了一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂、制备方法及其用途，所述方法包括如下步骤：(1)将钛的有机化合物、HF溶液以及水混合均匀，得到混合溶液；(2)将混合溶液移入反应釜中，反应；(3)将反应产物洗涤，干燥，得到所述用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂。本专利技术以HF作为表面结构导向剂，钛的有机化合物作为钛源，使用水热合成的方法制备了暴露(001)晶面的二氧化钛，并与未加HF做结构导向剂的催化剂进行了对比，发现加入HF做结构导向剂的催化剂的催化性能得到了明显的提高，并优于
商用催化剂P25的催化性能。但是该专利技术存在所制备的催化剂只能在紫外光照射的条件下催化氧化氨气，在可见光下催化氧化氨气的效果较差。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中纳米TiO2光降解催化剂无法在可见光条件下有效地光催化降解氨气的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种降解氨气效率高、制备过程简单、稳定性高的纳米催化剂，该催化剂的光响应范围可拓展至太阳光中的可见光。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0009]一种高效降解氨气污染物的纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S1将无水乙醇与钛酸四丁酯混合得到溶液A；
[0011]S2将沉淀剂、水混合后得到溶液B，将溶液A加入溶液B中，再加入有机酸和抑制剂形成胶体溶液；
[0012]S3向胶体溶液加入锆源，然后进行水热反应，反应完毕后冷却得到混合液；
[0013]S4向混合液中加入盐酸多巴胺的Tris溶液，混合均匀，过滤，收集滤饼、水洗、干燥得到所述的高效降解氨气污染物的纳米催化剂。
[0014]优选的，所述高效降解氨气污染物的纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0015]S1在20
‑
40℃下将无水乙醇与钛酸四丁酯混合得到溶液A；
[0016]S2将沉淀剂、水混合后得到溶液B，将溶液A滴加入溶液B，滴加完毕后，在转速为400
‑
600rpm下搅拌反应0.5
‑
1h，再加入有机酸和抑制剂形成胶体溶液；
[0017]S3向胶体溶液加入锆源后置于带有聚四氟乙烯内衬的高压釜内，在100
‑
150℃下进行水热反应，反应时间为4
‑
6h，反应完毕后冷却至20
‑
40℃得到混合液；
[0018]S4向混合液中加入盐酸多巴胺的Tris溶液，反应10
‑
20h后，过滤，收集滤饼、水洗2
‑
3次、最后置于60
‑
80℃干燥箱中干燥10
‑
12h得到所述的高效降解氨气污染物的纳米催化剂。
[0019]进一步优选的，所述高效降解氨气污染物的纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0020]S1在20
‑
40℃下将15
‑
20mL无水乙醇与6
‑
10mL钛酸四丁酯混合得到溶液A；
[0021]S2将2
‑
4g沉淀剂、20
‑
30g水混合后得到溶液B，将溶液A滴加入溶液B中，滴加完毕后，在转速为400
‑
600rpm下搅拌反应0.5
‑
1h，再加入1
‑
2g有机酸和1
‑
2g抑制剂形成胶体溶液；
[0022]S3向胶体溶液加入3
‑
5g锆源后置于带有聚四氟乙烯内衬的高压釜内，在100
‑
150℃下进行水热反应，反应时间为4
‑
6h，反应完毕后冷却至20
‑
40℃得到混合液；
[0023]S4向混合液中加入20
‑
30mL盐酸多巴胺的Tris溶液，反应10
‑
20h后，过滤，收集滤饼、水洗2
‑
3次、最后置于60
‑
80℃干燥箱中干燥10
‑
12h得到所述的高效降解氨气污染物的纳米催化剂。
[0024]优选的，所述步骤S2中沉淀剂为尿素、氨水、氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种或两种及两种以上的混合；
[0025]优选的，所述步骤S2中滴加速度为1
‑
2滴/秒；
[0026]优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效降解氨气污染物的纳米催化剂，其特征在于，包括如下步骤：S1将钛化合物溶解、过滤收集滤液得到钛化合物溶液；S2向钛化合物溶液中加入沉淀剂、水进行超声，再加入有机酸和抑制剂形成胶体溶液；S3向胶体溶液加入锆源，然后进行水热反应，反应完毕后冷却得到混合液；S4向混合液中加入盐酸多巴胺的Tris溶液，混合均匀，过滤，收集滤饼、水洗、干燥得到所述的高效降解氨气污染物的纳米催化剂。2.如权利要求1所述的高效降解氨气污染物的纳米催化剂，其特征在于，所述高效降解氨气污染物的纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1在20
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40℃下将无水乙醇与钛酸四丁酯混合得到溶液A；S2将沉淀剂、水混合后得到溶液B，将溶液A滴加入溶液B，滴加完毕后，在转速为400
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600rpm下搅拌反应0.5
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1h，再加入有机酸和抑制剂形成胶体溶液；S3向胶体溶液加入锆源后置于带有聚四氟乙烯内衬的高压釜内，在100
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150℃下进行水热反应，反应时间为4
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6h，反应完毕后冷却至20
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40℃得到混合液；S4向混合液中加入盐酸多巴胺的Tris溶液，反应10
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20h后，过滤，收集滤饼、水洗2
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3次、最后置于60
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80℃干燥箱中干燥10
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12h得到所述的高效降解氨气污染物的纳米催化剂。3.如权利要求1所述的高效降解氨气污染物的纳米催化剂，其特征在于，所述高效降解氨气污染物的纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1在20
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40℃下将15
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20mL无水乙醇与6
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10mL钛酸四丁酯混合得到溶液A；S2将2
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4g沉淀剂、20
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30g水混合后得到溶液B，将溶液A滴加入溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张照荣，李远兵，
申请(专利权)人：杭州中科沐森环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：