用于异戊二烯光催化氧化的催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了用于异戊二烯光催化氧化的催化剂及其应用，所述催化剂包括以下任一化合物或它们的组合：纳米二氧化钛、碳量子点改性二氧化钛和纳米二氧化铈。所述催化剂对大气环境和植物排放的异戊二烯进行光催化降解，将其氧化为二氧化碳避免了异戊二烯在大气中生成臭氧和二次有机气溶胶等污染物。例如将催化剂分散到介质的表界面中，通过表界面中的催化剂对植物排放的异戊二烯进行光催化降解。对植物排放的异戊二烯进行光催化降解。对植物排放的异戊二烯进行光催化降解。

【技术实现步骤摘要】
用于异戊二烯光催化氧化的催化剂及其应用


[0001]本专利技术涉及光催化
，具体涉及用于异戊二烯光催化氧化的催化剂及其应用。

技术介绍

[0002]异戊二烯是全球排放量最高的植物源挥发性有机物，每年排放量高达600Tg，占全球非甲烷生物源排放的40％，是对流层中最重要的非甲烷碳氢化合物之一。异戊二烯是一种反应性烯烃，在大气中会被羟基自由基(OH)、硝酸根自由基(NO3)、臭氧自由基(O3)和卤素自由基等氧化，生成氧化程度更高的挥发性有机物，并对区域臭氧污染和有机气溶胶生成具有重要贡献。
[0003]研究表明，在中国的华北平原、长江三角洲和珠江三角洲的夏季，植物源异戊二烯对臭氧生成势的贡献位居前列；在欧洲、北美等地也发现，异戊二烯是夏季臭氧的主要来源。虽然异戊二烯在大气中的浓度较低，但由于其排放量大、活性高，选择一种快速、有效的方法去除大气中植物排放的异戊二烯而使其不产生二次污染，已成为大气环境领域的一个难题。目前为止，国内外针对异戊二烯的研究主要集中在大气环境行为研究，从大气化学的角度出发阐述其非均相反应、在颗粒物上的吸附以及与金属氧化物团簇分子之间的相互作用。目前，尚无针对大气环境和植物排放的异戊二烯的污染控制技术。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供用于异戊二烯光催化氧化的催化剂及其应用，通过催化剂对大气环境和植物排放的异戊二烯进行光催化氧化，将其氧化为二氧化碳避免了异戊二烯在大气中生成污染物。
[0005]本专利技术公开了一种用于异戊二烯光催化氧化的催化剂，所述催化剂用于异戊二烯的光催化降解，所述催化剂包括以下任一化合物或它们的组合：纳米二氧化钛、碳量子点改性二氧化钛和纳米二氧化铈。
[0006]优选的，所述纳米二氧化钛包括P25型二氧化钛或溶胶凝胶法制备的二氧化钛；
[0007]所述溶胶凝胶法包括：
[0008]将钛酸异丙酯溶于乙醇，获得第一混合液；
[0009]将体积比为1：50的硝酸滴入第一混合液中，并搅拌，获得溶胶；
[0010]将所述溶胶干燥后，煅烧，获得溶胶凝胶法制备的二氧化钛粉末。
[0011]具体的，溶胶凝胶法制备二氧化钛的方法包括：
[0012]将4ml钛酸异丙酯溶于20ml无水乙醇，获得第一混合液；
[0013]将150ml体积比为1：50的硝酸滴入第一混合液中，滴加过程中保持在60℃、并搅拌，获得溶胶；
[0014]1‑
3小时后，将所述溶胶在90
‑
100℃下干燥后，350
‑
400℃下煅烧1
‑
3小时，获得溶胶凝胶法制备的二氧化钛粉末。
[0015]优选的，碳量子点改性二氧化钛的制备方法包括：
[0016]将尿素和柠檬酸溶解到水中，150
‑
180℃下水热反应3
‑
8小时，获得第二混合液；
[0017]冷却后，通过离心的方法去除第二混合液中的大颗粒；
[0018]去除大颗粒后，干燥，获得碳量子点；
[0019]将纳米二氧化钛粉末溶解在乙醇中，获得悬浮液；
[0020]将所述碳量子点加入所述悬浮液中，并混合后，获得第三混合液；
[0021]将所述第三混合液干燥后，煅烧，获得碳量子点改性二氧化钛。
[0022]具体的，碳量子点改性二氧化钛的制备方法包括：
[0023]将1克尿素和1克柠檬酸溶解到15ml水中，并进行充分搅拌，150
‑
180℃下水热反应6小时，获得第二混合液；
[0024]冷却后，通过12000r/m离心20分钟去除第二混合液中的大颗粒；
[0025]去除大颗粒后，剩余溶液80℃下干燥，获得碳量子点；
[0026]将0.5g纳米二氧化钛粉末溶解在30ml乙醇中，获得悬浮液，并充分混合；
[0027]将所述碳量子点加入所述悬浮液中，充分混合后，获得第三混合液；
[0028]将所述第三混合液75℃下蒸干液体后，300℃煅烧3h煅烧，获得碳量子点改性二氧化钛。
[0029]优选的，二氧化铈的制备方法包括：
[0030]在Ce(NO3)3溶液中，加入柠檬酸，获得第四混合液；
[0031]将所述第四混合液保持在80
‑
90℃，直到获得黄色凝胶；
[0032]将所述黄色凝胶在90
‑
110℃下干燥后，300
‑
400℃下煅烧2
‑
5小时，得到二氧化铈。
[0033]具体的，二氧化铈的制备方法包括：
[0034]在120mL的去离子水中加入Ce(NO3)3·
6H2O后，搅拌，同时加入柠檬酸，获得第四混合液，其中，Ce和柠檬酸的摩尔比为1：1；
[0035]将所述第四混合液保持在90℃，随着溶液中多余水分逐渐蒸发，得到黄色凝胶；
[0036]将所述黄色凝胶在110℃下干燥后，400℃下煅烧3小时，得到二氧化铈。
[0037]本专利技术还提供一种异戊二烯光催化降解的方法，所述方法包括以下步骤：
[0038]将所述的催化剂通过超声分散于水中，获得第五混合液；
[0039]将所述第五混合液喷洒、喷涂、涂抹或倒到介质的表界面中；
[0040]干燥后，通过所述介质的表界面的催化剂，对异戊二烯进行光催化降解。
[0041]优选的，所述介质包括：金属盘、植物叶面、树干、建筑表面或土地；
[0042]光催化的光源波长范围为350
‑
760nm；光催化的相对湿度为20％，温度为25℃。
[0043]优选的，所述表界面中催化剂的厚度为：32.5
‑
65微米。
[0044]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：所述催化剂对大气环境和植物排放的异戊二烯进行光催化降解，将其氧化为二氧化碳避免了异戊二烯在大气中生成污染物。
附图说明
[0045]图1是P25型二氧化钛在不同温度下对异戊二烯光催化降解活性分析图。
[0046]图2是P25型二氧化钛在不同湿度下对异戊二烯光催化降解活性分析图。
[0047]图3是不同质量的P25型二氧化钛对异戊二烯光催化降解的活性分析图。
[0048]图4是在不同光源照射下P25型二氧化钛对异戊二烯光催化降解活性和二氧化碳选择性分析图；
[0049]图5是异戊二烯光催化降解的方法流程图。
具体实施方式
[0050]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0051]下面结合附图对本专利技术做进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于异戊二烯光催化氧化的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括以下任一化合物或它们的组合：纳米二氧化钛、碳量子点改性二氧化钛和二氧化铈。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述纳米二氧化钛包括P25型二氧化钛或溶胶凝胶法制备的二氧化钛；所述溶胶凝胶法包括：将钛酸异丙酯溶于乙醇，获得第一混合液；将体积比为1：50的硝酸滴入第一混合液中，并搅拌，获得溶胶；将所述溶胶干燥后，煅烧，获得溶胶凝胶法制备的二氧化钛粉末。3.根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于，溶胶凝胶法制备二氧化钛的方法包括：将4ml钛酸异丙酯溶于20ml无水乙醇，获得第一混合液；将150ml体积比为1：50的硝酸滴入第一混合液中，滴加过程中保持在60℃、并搅拌，获得溶胶；1
‑
3小时后，将所述溶胶在90
‑
100℃下干燥后，350
‑
400℃下煅烧1
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3小时，获得溶胶凝胶法制备的二氧化钛粉末。4.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，碳量子点改性二氧化钛的制备方法包括：将尿素和柠檬酸溶解到水中，150
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180℃下水热反应3
‑
8小时，获得第二混合液；冷却后，通过离心的方法去除第二混合液中的大颗粒；去除大颗粒后，干燥，获得碳量子点；将纳米二氧化钛粉末溶解在乙醇中，获得悬浮液；将所述碳量子点加入所述悬浮液中，并混合后，获得第三混合液；将所述第三混合液干燥后，煅烧，获得碳量子点改性二氧化钛。5.根据权利要求4所述的催化剂，其特征在于，碳量子点改性二氧化钛的制备方法包括：将1克尿素和1克柠檬酸溶解到15ml水中，并进行充分搅拌，150
‑
180℃下水热反应6小时，获得第二混合液；冷却后，通过12000r/m离心20分钟去除第二混合液中的大颗粒；去除大颗粒后，剩余溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永春，宋柏颖，王宗成，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：