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去除NH3的碳包覆型氮掺杂TiO2光催化剂及其制备方法技术

技术编号:41065710 阅读:13 留言:0更新日期:2024-04-24 11:19
一种去除氨气的碳包覆型氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法,在合成过程中首先对TiO2进行晶体修饰,以乙二胺、尿素等含氮物质作为氮源,通过一步溶剂热法首先合成氮掺杂TiO2。然后在此基础上对其进行表面包覆,以有机物为碳源,经过机械搅拌法,在乙醇溶液中使有机物与N掺杂后的TiO2粉末充分混合后烘干,最后在惰性气体氛围下经过管式炉高温煅烧获得光催化剂。其能够在较长时间内保持较高NH3去除率,还能获得较高的N2选择性,在去除污染物的同时减轻了对环境的二次污染。该催化剂制备和应用成本低,能够应用在室温条件下光催化氧化去除NH3。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光催化剂,具体的,涉及一种去除氨气的光催化剂及其制备方法。


技术介绍

1、含氨废气在肥料合成和工业领域具有重要的应用价值。nh3直接排放不仅会影响生态环境造成土壤酸化和水体富营养化,而且还会严重损害人体健康。中高浓度nh3可以采用吸收法、膜分离法以及吸附法进行回收利用,以及选择性催化氧化法去除。但是如何去除低浓度含氨废气是需要解决的一大难题。

2、光催化氧化法可以有效去除低浓度含氨废气,并且其操作方便,反应条件温和,去除污染物效率高,成本低。光催化氧化去除nh3的核心在于催化剂,tio2作为一种新型功能材料,具有化学性质稳定、活性高、稳定性好、高效、价格低廉、无污染等优点受到广泛应用。但是其目前仍存在一些问题亟需解决:tio2的带隙能为3.2ev,只能吸收波长小于380nm的紫外线(仅占太阳光谱的4-5%),对可见光的利用率较低;光催化过程中的光生电子-空穴对复合速率较快,致使其稳定性较差;在去除nh3过程中需减少nox的生成,提高n2选择性。

3、因此,开发一种新型的tio2的光催化剂,可以降低光催化剂制备成本,而且可以解决nh3排放带来的危害,具有重大意义。


技术实现思路

1、本专利技术的第一目的是提供一种去除nh3的光催化剂,该催化剂可以在室温条件下光催化氧化去除混合气体中的nh3。

2、本专利技术的另一目的是提供一种高效去除nh3的光催化剂,该催化剂可以在较长时间内保持较高的nh3去除率,还能获得较高的n2选择性,在去除污染物的同时减轻了对环境的二次污染。

3、本专利技术的再一目的是提供一种去除nh3的光催化剂的制备方法,在该制备方法中,通过对tio2进行晶体修饰和表面包覆改性,降低其带隙能提高光利用率、提高反应稳定性等性能,以解决上述技术问题。

4、一种去除nh3的光催化剂,n元素以o-ti-n形式掺杂进tio2晶格体系中,并在表面分散包覆碳元素。

5、通过对tio2进行晶体用n元素修饰和表面包覆改性,降低其带隙能提高光利用率、提高反应稳定性等性能。

6、一种去除nh3的光催化剂的制备方法,包括:

7、n源溶液与钛源溶液混合得到第一混合液,第一混合液进行水热反应析出固体;

8、固液分离后得到第一固体物质,将第一固体物质与含碳有机物的溶液混合得到混合物,混合物经烘干、煅烧后得到去除nh3的光催化剂;

9、所述的含碳有机物包括葡萄糖、蔗糖、乙酸、柠檬酸的一种或者多种。

10、通过该方法制备的碳元素包覆型n元素掺杂的tio2催化剂,较长的时间内保持较高的nh3去除率,还能获得较高的n2选择性。

11、本申请所述的“包覆”是指,以c的存在形式分散性的负载在n掺杂tio2的表面。在n,c,ti三者元素的共同作用下起到较好的作用。

12、本申请中所指的“室温”的温度在10~35℃之间。

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【技术保护点】

1.一种去除NH3的光催化剂,N元素掺杂在TiO2中,TiO2的表面包覆碳元素。

2.根据权利要求1所述的光催化剂,其特征在于,在光催化剂中,N元素与Ti元素的摩尔比为(0.5~2):1;

3.一种去除NH3的光催化剂的制备方法,包括:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,水热反应的温度为120~200℃;

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,水热反应的时间优选在6~12h;

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法,其特征在于,N元素与Ti元素的摩尔比为(0.1~8):1;

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法,其特征在于,含碳有机物与第一固体物质的质量比为(0.01~0.3):1;

8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法,其特征在于,煅烧的温度控在200~600℃;优选的,煅烧的温度控在300~550℃;

9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法,其特征在于,氮源溶液与钛源溶液混合时进行搅拌,搅拌的速率控制在350-700r/min,搅拌≥1h直至混合搅拌均匀;

10.一种权利要求1或2所述的去除NH3的光催化剂在催化氧化NH3转化为N2的反应体系中的应用,

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【技术特征摘要】

1.一种去除nh3的光催化剂,n元素掺杂在tio2中,tio2的表面包覆碳元素。

2.根据权利要求1所述的光催化剂,其特征在于,在光催化剂中,n元素与ti元素的摩尔比为(0.5~2):1;

3.一种去除nh3的光催化剂的制备方法,包括:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,水热反应的温度为120~200℃;

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,水热反应的时间优选在6~12h;

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法,其特征在于,n元素与ti元素的摩尔比为(0.1~8):1...

【专利技术属性】
技术研发人员:易红宏姜嘉颖高凤雨唐晓龙周远松张继月
申请(专利权)人:北京科技大学
类型:发明
国别省市:

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