【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化材料，具体是光催化吸附协同作用异质结的制备方法及其在光催化去除no中的应用。
技术介绍
1、现代社会经济的快速发展需要消耗大量的化石能源。而化石能源的燃烧会产生大量污染气体。作为烟气中的一种主要污染物，no排放到大气中会对环境造成严重的破坏。它不仅能造成酸雨，臭氧层空洞，光化学烟雾等环境问题，同时也是大气污染物pm2.5和pm10的主要前驱体。一直以来，no的脱除是大气污染治理的重要分支，也是国家实现可持续发展需要攻克难题。现有烟气脱硝技术，包括选择性催化还原(scr)、选择性非催化还原(sncr)、物理吸附法、生物法被广泛研究，其中scr技术更是实现了一定规模的商用。但其仍存在运行成本高、转化效率低和二次污染等问题。
2、可见光光催化去除no技术因其绿色，环境友好，成本低等特点被广泛关注和研究。但目前该技术仍存在一个技术壁垒。作为no光催化氧化的常见产物，no2的具有高于其3倍的毒性。因此，研究者通常通过提高产物nox-的选择性来避免no光催化过程中no2的排放，从而减少二次污染。但与此同时也将导致产生的nox-覆盖催化剂的表面活性位点，使催化剂失活，降低no的脱除效率。反之，若产物no2选择性较高，虽然催化剂失活现象被抑制，但严重的no2排放将会导致更为严重的环境污染。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种光催化吸附协同作用异质结(下文记为p-a异质结)的制备方法及其在光催化降解no中的应用，其制备方法简单，易于操
2、本专利技术打破了传统的技术壁垒，通过将高no2选择性的光催化剂和no2吸附剂结合，构建p-a异质结，使no去除过程产生中产生的no2被复合催化剂原位吸附，从而实现no的高效持续去除，且无no2二次污染排放。该技术有望提供一种新的异质结构建策略，从而解决现有光催化去除no的技术难题。
3、本专利技术通过对pd1/c3n4和uio-66-nh2材料简单机械研磨，实现短时间内低成本地合成p-a异质结。在可见光照射下实现ppm级别no的高效、持续去除，并同时避免反应过程中有毒产物no2的排放。另外，所合成的p-a异质结相对于单体催化剂，在催化活性也有提升。本专利技术还利用家用煤炉产生的烟气和含so2模拟烟气对p-a异质结在实际条件下的应用可行性进行了充分的验证。本专利技术提供的p-a异质结构建策略，有效地解决了现有光催化去除no过程中no2产生二次污染和催化剂快速失活之间的矛盾，并对其实际应用可行性进行了验证，具有良好的实际应用前景。
4、本专利技术的技术方案为：所述光催化吸附协同作用异质结包括按照比例混合合成的pd1/c3n4和uio-66-nh2，二者的比例为1/4、2/3、3/2或4/1。
5、作为优选，pd1/c3n4和uio-66-nh2的比例为3/2。
6、所述的光催化吸附协同作用异质结的制备方法为，首先合成具有高no2产物选择性的pd1/c3n4和高no2吸附性能的uio-66-nh2。然后将它们按照一定比例混合，通过机械研磨构建p-a异质结。在光催化降解no过程中，该异质结不仅能够保持较高的催化活性和稳定性，同时也抑制了no2的排放，避免了二次污染的产生。
7、按以下方法进行制备：
8、步骤1、pd1/c3n4的制备：
9、取尿素在空气气氛下500℃煅烧4小时得到c3n4；然后将c3n4分散到水中，每取0.4g的c3n4则取110ml的水；将4.8mg氯亚钯酸钾溶解到10ml的水中，每取4.8mg氯亚钯酸钾则取10ml的水，后将该溶液倒入c3n4悬浮液中，在35℃恒温条件下搅拌12小时；然后用水和乙醇分别洗涤两次，并在真空烘箱中干燥得到固体；最后在氮气气氛下125℃煅烧1小时后得到48cn/pd；制备过程中可以通过改变氯亚钯酸钾的质量，在相同步骤下制备24cn/pd，72cn/pd；例如加入2.4mg氯亚钯酸钾得到的产物记为24cn/pd。
10、步骤2、uio-66-nh2的制备：
11、将zrcl4超声溶解在溶液中，每取0.9322g的zrcl4则取220ml的dmf溶液，磁力搅拌20min后得到无色透明的溶液；
12、然后加入与zrcl4相同物质的量2-氨基对苯二甲酸(物质的量结合相对分子质量进行换算，可得0.9322g的zrcl4对应0.7246g的2-氨基对苯二甲酸)再搅拌10min，超声处理10min后加入醋酸再搅拌20min得到前驱体，醋酸和上述所取dmf溶液的体积比为1：11；
13、将前驱体转移到聚四氟乙烯反应釜中120℃反应24小时，待自然冷却后所得固体分别用dmf和甲醇洗涤三次，然后用甲醇浸泡24小时。最后用超纯水洗涤后冷冻干燥24小时得到uion；
14、步骤3、p-a异质结的合成：
15、将步骤1、步骤2得到的48cn/pd和uion按比例混合，总重固定在40mg；在玛瑙研钵中充分研磨5min得到所述光催化吸附协同作用异质结，即p-a异质结；当48cn/pd和uion的混合比例分别为为1/4、2/3、3/2或4/1时，将得到p-a异质结记为80uion-cn/pd、60uion-cn/pd、40uion-cn/pd、20uion-cn/pd。
16、所述的光催化吸附协同作用异质结的应用方法为，将pd1/c3n4和uio-66-nh2按照3/2混合后机械研磨形成的40uion-cn/pd作为光催化剂，通过光催化反应对目标气体进行脱硝，去除目标气体中的no。
17、本专利技术中所用乙醇，尿素，氯亚钯酸钾，zrcl4，dmf，2-氨基对苯二甲酸，醋酸，甲醇等试剂的纯度均优于分析纯。
18、本专利技术方法合成的p-a异质结用于光催化去除no。应用方法为：称取30mg p-a异质结超声分散在5ml超纯水中，然后用移液枪均匀涂覆在5*10cm2的玻璃片上，在烘箱中60℃烘干。将负载有光催化剂的玻璃片放置于平板式反应器中，在可见光照射下通入no模拟烟气。在反应器出口利用傅利叶红外烟气分析仪监测no和no2的浓度变化，每间隔15秒记录一次数据。此外，为了进一步验证p-a异质结的实际应用可行性，通过家用煤炉燃烧产生的烟气和含150ppm so2的模拟烟气在相同实验条件下测试no的脱除性能。
19、本专利技术方法通过简单的机械研磨合成了p-a异质结。在光催化和吸附的协同作用下，该异质结不仅实现了no持续高效的降解，且反应过程几乎没有有毒副产物no2产生。此外，形成的异质结结构也有效促进了光生载流子的分离，提高了光催化去除no活性。本专利技术利用简单的合成方法，实现no的高效脱除，同时避免了no2的排放。符合绿色安全和大规模工业化生产的需求。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：...
【技术保护点】
1.一种光催化吸附协同作用异质结，其特征在于，所述光催化吸附协同作用异质结包括按照比例合成的Pd1/C3N4和UiO-66-NH2，二者的比例为1/4、2/3、3/2或4/1。
2.根据权利要求1所述的一种光催化吸附协同作用异质结，其特征在于，Pd1/C3N4和UiO-66-NH2的比例为3/2。
3.一种权利要求1所述的光催化吸附协同作用异质结的制备方法，其特征在于，按以下方法进行制备：
4.一种权利要求1所述的光催化吸附协同作用异质结的应用方法，其特征在于，将Pd1/C3N4和UiO-66-NH2按照3/2混合后研磨合成的40UION-CN/Pd作为光催化剂，通过光催化反应对目标气体进行脱硝，去除目标气体中的NO。
【技术特征摘要】
1.一种光催化吸附协同作用异质结，其特征在于，所述光催化吸附协同作用异质结包括按照比例合成的pd1/c3n4和uio-66-nh2，二者的比例为1/4、2/3、3/2或4/1。
2.根据权利要求1所述的一种光催化吸附协同作用异质结，其特征在于，pd1/c3n4和uio-66-nh2的比例为3/2。
3.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞和胜，刘嘉友，聂倩倩，呼丽珍，刘鹏磊，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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