高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的、及其制备方法和应用，制备方法包括：S1、以氰尿酸和三聚氰胺为反应原料，异丙醇与水为反应溶剂，离心收集生成的白色前体，并经真空干燥和高温煅烧，获得PCN；S2、以In(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米材料领域，特别是涉及一种高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]生态环境包括室内和室外环境，目前，对生态环境的关注已进入第三代污染时期—“室内装修污染”。由室内装饰材料带来的各种污染物中，甲醛(HCHO)已被世界卫生组织(WHO)下属的国际癌症研究机构(IARC)确定为致癌物。一般来说，HCHO具有释放周期长的特点，即使在低浓度(低至0.10mg/m3)下也会对人体造成巨大危害。由于大多数居民每天在室内花费80％以上的时间，因此有必要更加关注解决室内甲醛污染问题。
[0003]目前，人们尝试过各种策略来去除室内HCHO，例如通风、吸附、热/臭氧催化氧化、等离子体降解和光催化氧化等方法。其中，光催化氧化法是指光催化剂在光照下激发光生电子
‑
空穴对，经过电子和空穴转移后，能够将污染物分解为无污染的CO2和H2O。光催化氧化法的反应条件温和，利用绿色清洁的太阳能进行物质转化，光催化技术广泛应用于众多领域，同样在室内空气净化领域具有广阔的应用前景。石墨碳氮化物(g
‑
C3N4)作为一种层状p
‑
共轭三硫三嗪聚合物，其聚合物PCN有良好的可见光吸收、化学稳定性、无毒、低成本和无金属等优点，在污染物降解和制氢等光催化反应中受到广泛关注。然而，这种材料的光催化活性受到其缺点的限制，例如光生电子/空穴对容易复合、比表面积小和量子效率低等问题，这使得g
‑
C3N4半导体光催化剂在光催化降解甲醛方面的应用受限。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂及其制备方法和应用，通过将PCN与In2S3复合，形成新的PCN
‑
In2S3复合材料，相较于单一PCN，PCN
‑
In2S3复合材料能够在可见光照射下高效地产生过氧化氢溶液，光催化活性被大大提高，从而具有高效降解甲醛的能力，且具有稳定性好的特点。
[0005]具体
技术实现思路
如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的制备方法，所述高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的制备方法包括如下制备步骤：
[0007]S1、以氰尿酸和三聚氰胺为反应原料，异丙醇与水为反应溶剂，离心收集生成的白色前体，并经真空干燥和高温煅烧，获得PCN；
[0008]S2、以In(NO3)3·
4.5H2O和CH3CSNH2为反应原料，在微波照射作用下进行高温反应，生成的反应产物经洗涤、干燥后，得到In2S3；
[0009]S3、向质量比为1：(1
‑
2)的PCN和In2S3的混合物中加入适量水，进行超声分散，然后在真空环境中干燥、煅烧，获得所述高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材
料—PCN
‑
In2S3。
[0010]进一步地，步骤S1具体包括：
[0011]S11、将质量比为1：1的氰尿酸和三聚氰胺溶于水中，进一步加入异丙醇，并磁力搅拌24小时，获得白色前体；
[0012]S12、离心收集白色前体，真空干燥蒸发溶剂后，转移至马弗炉中进行400
‑
600℃高温煅烧1
‑
3h，获得PCN。
[0013]进一步地，所述氰尿酸和三聚氰胺的体积与水的体积比为1：(20
‑
30)；
[0014]所述氰尿酸、所述三聚氰胺与所述水的体积与所述异丙醇的体积比为(7
‑
9)：1；
[0015]所述离心的条件为：转速8000
‑
10000r/min，离心时间10min
‑
15min；
[0016]所述高温煅烧的升温速率为5
‑
10℃ min
‑1；
[0017]所述真空干燥的温度为40
‑
60℃。
[0018]进一步地，获得所述PCN后，进行洗涤、真空干燥、球磨粉碎后，再将其用于步骤S3；
[0019]其中，所述洗涤操作包括：用乙醇和去离子水交替冲洗4
‑
8次；所述干燥的条件为：调节烘箱温度为50
‑
120℃，时间为12
‑
24h。
[0020]进一步地，步骤S2具体包括：
[0021]将质量比为1：(1
‑
4)的In(NO3)3·
4.5H2O和CH3CSNH2溶于水中，并调节pH为2
‑
5，磁力搅拌0.5
‑
2h后，转移至高压釜中，伴随微波照射，在100
‑
200℃反应0.5
‑
1h，获得的红色沉淀物经洗涤、干燥，得到得到In2S3。
[0022]进一步地，所述洗涤操作包括：用乙醇和去离子水交替冲洗4
‑
8次；
[0023]所述干燥的条件为：调节烘箱温度为50
‑
120℃，时间为12
‑
24h。
[0024]进一步地，步骤S3中，所述超声分散处理的功率为60W～140W，时间为6h～15h；
[0025]所述真空环境中干燥的温度为100
‑
180℃；
[0026]所述煅烧的温度为400
‑
600℃，时间为3
‑
5h。
[0027]进一步地，所述煅烧过程在管式炉中进行，所述管式炉中通入15L min
‑1氮气流；
[0028]所述煅烧的升温速率为5
‑
20℃/min。
[0029]第二方面，本专利技术提供一种上述第一方面所述的制备方法获得的高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料。
[0030]第三方面，本专利技术提供一种上述第一方面所述的制备方法获得的高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的应用，所述复合材料用于甲醛的降解。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0032]本专利技术提供的高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料制备方法，通过熔盐反应使PCN和In2S3复合，形成新的PCN
‑
In2S3复合材料用于光催化降解甲醛，并具有格外优异的甲醛降解效果。甲醛首先吸附在PCN
‑
In2S3的表面，当可见光激发PCN
‑
In2S3时，电子从PCN的导带转移到In2S3的导带上，空穴留在PCN的价带中，同时在PCN上的C中，电子可以平滑地迁移到具有高导电性的残余碳表面，C作为另一个优秀的电子受体，并极大促进空穴和电子的分离，有效地抑制光生载流子的复合，使甲醛容易被表面活性氧或羟基氧化，最终生成水和二氧化碳。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的制备方法，其特征在于，所述高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的制备方法包括如下制备步骤：S1、以氰尿酸和三聚氰胺为反应原料，异丙醇与水为反应溶剂，离心收集生成的白色前体，并经真空干燥和高温煅烧，获得PCN；S2、以In(NO3)3·
4.5H2O和CH3CSNH2为反应原料，在微波照射作用下进行高温反应，生成的反应产物经洗涤、干燥后，得到In2S3；S3、向质量比为1：(1
‑
2)的PCN和In2S3的混合物中加入适量水，进行超声分散，然后在真空环境中干燥、煅烧，获得所述高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料—PCN
‑
In2S3。2.根据权利要求1所述的高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括：S11、将质量比为1：1的氰尿酸和三聚氰胺溶于水中，进一步加入异丙醇，并磁力搅拌24小时，获得白色前体；S12、离心收集白色前体，真空干燥蒸发溶剂后，转移至马弗炉中进行400
‑
600℃高温煅烧1
‑
3h，获得PCN。3.根据权利要求1或2所述的高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的制备方法，其特征在于，所述氰尿酸和三聚氰胺的体积与水的体积比为1：(20
‑
30)；所述氰尿酸、所述三聚氰胺与所述水的体积与所述异丙醇的体积比为(7
‑
9)：1；所述离心的条件为：转速8000
‑
10000r/min，离心时间10min
‑
15min；所述高温煅烧的升温速率为5
‑
10℃ min
‑1；所述真空干燥的温度为40
‑
60℃。4.根据权利要求1或2所述的高效可见光催化分解甲醛的新型光催化剂的复合材料的制备方法，其特征在于，获得所述PCN后，进行洗涤、真空干燥、球磨粉碎后，再将其用于步骤S3；其中，所述洗涤操作包括：...

【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：