高效降解VOCs尤其甲醛的光热协同催化纳米材料Ag/F-SnO2制备方法及应用技术

本发明专利技术提供高效降解VOCs尤其甲醛的光热协同催化纳米材料Ag/F

【技术实现步骤摘要】
高效降解VOCs尤其甲醛的光热协同催化纳米材料Ag/F
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SnO2制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及光催化
，特别涉及高效降解VOCs尤其甲醛的光热协同催化纳米材料Ag/F
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SnO2制备方法及应用。

技术介绍

[0002]由于家装材料中大量粘结剂的使用，室内空气中含有挥发性有机化合物(VOCs)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和颗粒物等空气污染物。且由于现在人们大部分时间都在室内环境中度过，如果人们长期暴露在室内空气污染物中将不利于身体健康，并有可能导致病态建筑综合症、建筑相关疾病，在极端情况下还会导致癌症。《室内空气质量标准》(GB/T18883
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2022)将包括甲苯(高效液相色谱法)、苯、甲苯、二甲苯、总挥发性有机化合物(TVOC)在内的22项列为了空气质量检测指标。
[0003]挥发性有机化合物(VOCs)主要包括烷烃、芳烃、酯类、烯烃、羧酸和醇类，现有技术中对挥发性有机化合物VOCs的去除的方法有光催化氧化、吸附、吸收、生物过滤、膜过滤、焚烧和燃烧等。吸附技术通过改善吸附材料的比表面积、孔容量、表面化学官能团和减小孔径等方式以提高VOCs的吸附能力，同时可对吸附材料和VOCs回收和再利用；生物过滤技术用于去除VOCs在低至中等浓度(<1000mg/L)，但需定时对滤床进行反冲洗；膜过滤技术通常用于分离卤化VOCs(如氯仿、三氯乙烯、四氯乙烯等)和避免副产品生成。相比于以上技术，光催化氧化工艺被认为是一种高效、经济的VOCs去除高级氧化技术，光催化氧化法通过光催化剂吸收太阳光驱动，具有反应条件温和、绿色、节能、多污染物降解效率好等优点。
[0004]然而，在光催化氧化的实际应用过程中发现，现有的大多数光催化剂均具有禁带较宽、光吸收波长的范围有限、能带位置不匹配等缺点，导致光催化降解效率差；由于光催化在实际应用环境中会受制于光照条件的影响，因而导致催化剂的催化效果不稳定。因此，在光催化
，如何有效提升光催化剂的催化性能成目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，第一方面，本专利技术提供了一种光热协同催化纳米材料Ag/F
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SnO2的制备方法，所述制备方法包括：
[0006]步骤1：将含锡溶液、氢氧化钠溶液和NH4F溶液混合均匀后进行水热反应，所得物经离心、洗涤、烘干、研磨后得到掺杂有F的SnO2；其中，所述含锡溶液、所述氢氧化钠溶液和所述NH4F溶液的摩尔比为1:(1～8):(1～5)；
[0007]步骤2：向F
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SnO2悬浮液中加入AgNO3溶液和NaBH4水溶液，经搅拌、静置分层、分离、洗涤、干燥、研磨，得到所述纳米材料Ag/F
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SnO2；其中，所述F
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SnO2悬浮液和所述AgNO3溶液的质量分数比为1:(0.016～0.096)。
[0008]优选地，在所述步骤1中，所述水热反应的温度为120℃～180℃，所述水热反应的保温时间为24h～48h。
[0009]优选地，所述步骤1中，所述含锡溶液、所述氢氧化钠溶液和所述NH4F溶液的摩尔比为1:5:2；其中，所述NH4F溶液是将NH4F滴加至乙醇溶液中得到的。
[0010]优选地，所述步骤1中，所述F
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SnO2悬浮液和所述AgNO3溶液的质量分数比为1:0.048。
[0011]优选地，所述步骤1中，所述含锡溶液是将无水氯化锡、二水合氯化锡或五水合氯化锡溶于去离子水中得到的。
[0012]优选地，在所述步骤1中，所述混合均匀采用搅拌的方式实现，所述搅拌的时间为20min～30min；所述洗涤采用超纯水和无水乙醇进行洗涤；所述烘干的温度为60℃～80℃。
[0013]优选地，所述步骤2中，所述F
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SnO2悬浮液是将步骤1中所述F掺杂的SnO2分散于去离子水得到的；所述搅拌的时间为4h～8h，所述洗涤采用酒精和去离子水进行洗涤，所述干燥的温度为120℃。
[0014]优选地，在所述步骤2中，所述NaBH4水溶液与所述AgNO3溶液的摩尔比为4:1。
[0015]优选地，所述纳米材料Ag/F
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SnO2中Ag纳米颗粒的负载量为3wt％。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种光热协同催化纳米材料Ag/F
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SnO2的应用，将上述第一方面所述的制备方法得到的纳米材料Ag/F
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SnO2用于降解VOCs尤其甲醛。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
[0018]本专利技术提供高效降解VOCs尤其甲醛的光热协同催化纳米材料Ag/F
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SnO2制备方法及应用，涉及光催化
，所述制备方法包括：步骤1：将含锡溶液、氢氧化钠溶液和NH4F溶液混合均匀后进行水热反应，所得物经离心、洗涤、烘干、研磨后得到掺杂有F的SnO2；步骤2：向F
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SnO2悬浮液中加入AgNO3溶液和NaBH4水溶液，经搅拌、静置分离、洗涤、干燥、研磨，以将银负载于所述掺杂有F的SnO2上得到所述纳米材料Ag/F
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SnO2。本专利技术通过通过将Ag NP、F、SnO2三者复合，得到了一种具有光热协同催化能力的复合催化剂，该催化剂能够高效地降解室内空气中的VOCs，尤其对甲苯具有最优的降解效果，且稳定性好、可重复利用，具有良好的应用前景。
[0019]本专利技术实施例中，通过金属共催化剂的沉积以及元素掺杂来改变复合催化剂的禁带宽度、能带边缘、载流子分离能力，从而提高光催化降解效率，即通过Ag NP沉积修饰和F掺杂以对SnO2进行改性，Ag NP和F共同修饰SnO2，能够提高SnO2的吸光能力，从而提高SnO2的光催化能力活性，能在一定程度上提高甲苯去除效率；同时光生电子向Ag纳米颗粒移动增强，并与氟掺杂引入的缺陷同步提升光生载流子分离性能，减少载流子的复合，从而最终提高光催化氧化甲苯的能力。通过将Ag NP、F、SnO2三者复合，得到一种具有光热协同催化能力的复合催化剂，该复合催化剂具有光催化和热催化效应之间的协同作用，使得在光热协同催化条件下，能够高效地降解室内空气中的VOCs，尤其对甲苯具有最优的降解效果，且具有稳定性好、可重复利用的特点，不仅提升了催化剂的光催化性能，还补充了热催化性，从而使得催化剂的催化效果稳定，从而解决了光催化降解效率差以及光催化效果不稳定的问题。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请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是本
申请的一些实施例，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的附图。
[0021]图1为本专利技术提供的光热协同催化纳米材料Ag/F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光热协同催化纳米材料Ag/F
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SnO2的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤1：将含锡溶液、氢氧化钠溶液和NH4F溶液混合均匀后进行水热反应，所得物经离心、洗涤、烘干、研磨后得到掺杂有F的SnO2；其中，所述含锡溶液、所述氢氧化钠溶液和所述NH4F溶液的摩尔比为1:(1～8):(1～5)；步骤2：向F
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SnO2悬浮液中加入AgNO3溶液和NaBH4水溶液，经搅拌、静置分层、分离、洗涤、干燥、研磨，得到所述纳米材料Ag/F
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SnO2；其中，所述F
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SnO2悬浮液和所述AgNO3溶液的质量分数比为1:(0.016～0.096)。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述水热反应的温度为120℃～180℃，所述水热反应的保温时间为24h～48h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述含锡溶液、所述氢氧化钠溶液和所述NH4F溶液的摩尔比为1:5:2；其中，所述NH4F溶液是将NH4F滴加至乙醇溶液中得到的。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述F
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SnO2悬浮液和所述AgNO3溶液的质量分数比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀刚，张剑桥，杨磊，
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：