一种TiO2/CuS/MIL-125-NH2异质结光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种TiO2/CuS/MIL

【技术实现步骤摘要】
一种TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光催化剂
，涉及一种TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]H2S是畜禽养殖场中异味气体的代表性物质，具有较高的浓度与强烈的生物毒性。光催化降解作为一种高级氧化技术，具有化学性质稳定、反应条件温和、高效率、低成本等优点，对于H2S降解具有巨大潜力。然而，传统的光催化剂存在如下问题：一方面是催化剂易失活，这可能是由于在H2S光催化氧化过程中，硫或硫酸盐在催化剂表面沉积覆盖活性点所造成；另一方面，H2S光催化氧化过程中会形成以SO2为主的副产物。上述问题均会导致光催化剂降解效率下降，副产物危害提升，限制了其实际应用
[0003]现有的光催化剂为了解决上述问题，通常将TiO2与大比表面积载体复合，常用的载体有SiO2、γ
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Al2O3、活性炭、分子筛等，研究者发现基于上述载体的催化剂对硫的选择性和持续时间与理想效果相比仍然有一定的差距。
[0004]因此，作为理想的H2S降解技术，所采用的试剂应该具备价格低廉(非贵金属掺杂)、绿色环保的特点，并能高效、有选择性地实现H2S去除。此外，光催化剂应该能以简便、低价的方式实现再生。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有表面粗糙的多面体结构的TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂，对H2S和SO2具有较好的吸附降解性能。
[0006]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0007]一种TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂，所述TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂为表面粗糙的多面体结构，以MIL
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NH2为基底，表面为CuS和TiO2纳米颗粒。
[0008]本专利技术的光催化剂表面的TiO2与CuS具有高分散度且与MIL
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NH2基底紧密接触。MIL
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NH2较大的比表面积可有效缓解副产物对催化剂的危害，延缓催化剂失活时间。CuS、TiO2纳米颗粒与MIL
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NH2形成紧密的异质结构，促进光生载流子分离与迁移，提高可见光催化效率。
[0009]本专利技术的TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂在200～800nm范围内均表现出非常强的光吸收能力。这种在整个可见光区域的强烈吸收作用可以大大提高光催化剂的可见光利用率，增加电子
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空穴对的产生，从而增强光催化活性。
[0010]作为优选，所述TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂的粒径为300～600nm，比表面积为500～600m2/g。
[0011]进一步优选，所述TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂相比于MIL
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NH2(Ti/Cu)，比表面积损失率为15～20％。
[0012]本专利技术还公开了一种TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂的制备方法，所述制备方法包括：将MIL
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NH2(Ti/Cu)、硫代乙酰胺溶于乙醇后，经热处理制得TiO2/CuS/MIL
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NH2。
[0013]作为优选，所述MIL
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NH2(Ti/Cu)、硫代乙酰胺的质量比为1：(0.7～1.4)。
[0014]进一步优选，所述MIL
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NH2(Ti/Cu)、硫代乙酰胺与乙醇的固液质量比为1：(30～70)。
[0015]作为优选，所述热处理的温度为150～240℃，时间为1～3h。
[0016]作为优选，热处理后的产物经洗涤、离心、干燥后，得绿色TiO2/CuS/MIL
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NH2。
[0017]作为优选，所述MIL
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NH2(Ti/Cu)的制备方法包括：
[0018]S1、将2
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氨基对苯二甲酸、钛酸四丁酯溶于N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇的混合溶液中搅匀后，置于反应釜中加热得MIL
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NH2(Ti)；
[0019]S2、将MIL
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NH2，Cu(NO3)2·
3H2O分别溶解后超声分散，经油浴加热后得Cu离子修饰的MIL
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NH2(MIL
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NH2(Ti/Cu))。
[0020]作为优选，MIL
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NH2(Ti)的比表面积为1000～1200m2/g，MIL
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NH2(Ti/Cu)的比表面积为600～750m2/g。
[0021]与原始MIL
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NH2(Ti)(Ti
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MOF)相比，在Cu离子配位后，观察到表面积和孔隙体积有相当大的下降，证明了Cu离子与Ti
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MOF的配位。并且相较于高温热解，本专利技术采用的溶剂热法，使TiO2/CuS/MIL
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NH2保留了较高的比表面积，这不仅能够提供更多暴露的光催化活性位点，而且有利于支持光催化剂在整个基体材料中更好地分布而不会明显团聚。此外，较大的比表面积可以容纳更多的H2O分子，这些H2O分子很容易与复合材料中的催化活性位点相互作用，从而提高光催化活性。
[0022]作为优选，步骤S1所述2
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氨基对苯二甲酸、钛酸四丁酯的质量比为(5～10)：1。
[0023]作为优选，步骤S1所述N,N
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二甲基甲酰胺、甲醇的体积比为(5～15)：1。
[0024]作为优选，步骤S1所述加热过程温度为120～155℃，时间为48～96h。
[0025]进一步优选，加热后的产物经过滤、洗涤、烘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂，其特征在于，所述TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂为表面粗糙的多面体结构，以MIL
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NH2为基底，表面为CuS和TiO2纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂，其特征在于，所述TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂的粒径为300～600nm，比表面积为500～600m2/g。3.根据权利要求2所述的TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂，其特征在于，所述TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂相比于MIL
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NH2(Ti/Cu)，比表面积损失率为15～20％。4.一种如权利要求1所述的TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将MIL
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NH2(Ti/Cu)、硫代乙酰胺溶于乙醇后，经热处理制得TiO2/CuS/MIL
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NH2。5.根据权利要求4所述的TiO2/CuS/MIL
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NH2异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，所述MIL
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NH2(Ti/Cu)、硫代乙酰胺的质量比为1：(0.7～1.4)。6.根据权利要求4所述的TiO2/CuS/MIL
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘德钊，满尊，王唯，代小蓉，王雷平，肖航，汪媛，张澄晨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：