本发明专利技术涉及一种复合光催化剂的制备，更特别涉及在大比表面积的泡沫镍上负载P25型纳米TiO2复合WO3的催化降解效果好的光催化剂。制备方法包括：将钨酸铵溶于热的氨水后与P25一起湿磨，再浸渍负载到泡沫镍上，100℃干燥后500℃煅烧1h得到泡沫镍负载WO3/P25光催化材料。本发明专利技术制备方法简单；不需要昂贵设备；原料价格低廉；机械性能良好；所制备的催化剂的光催化降解速率相较于P25有较大的提高；将其应用到室内、汽车内甲醛等有害气体的降解，可避免粉末状光催化剂使用后回收、再生困难等问题。?
Tungsten trioxide composite TiO2 photocatalyst for degradation of formaldehyde
The invention relates to the preparation of a composite photocatalyst, in particular to a photocatalyst with good catalytic degradation effect on a large area of surface foam nickel supported P25 type nano TiO2 composite WO3. The preparation method comprises the following steps of: dissolving ammonium tungstate into hot ammonia water, wet grinding with P25, then impregnating the foam onto nickel foam, calcining 1H at 500 DEG C at 100 DEG C for drying, and obtaining WO3/P25 supported photocatalytic material for nickel foam. The preparation method of the invention is simple; does not require expensive equipment; low price of raw materials; good mechanical properties; photocatalytic degradation rate of the catalyst is greatly improved compared to the P25; its application to the degradation of indoor harmful gases, such as formaldehyde in the car, can avoid the use of powder shaped light catalyst recovery and regeneration the difficult problem. ?
【技术实现步骤摘要】
一种降解甲醛的三氧化钨复合二氧化钛光催化剂
本专利技术属于光催化领域，具体涉以泡沫镍为负载基底，WO3复合P25光催化材料的制备方法，以及对甲醛的降解能力。
技术介绍
光催化氧化法因其技术操作简单、条件温和以及低能耗、不产生二次污染等突出特点成为最具应用前景的空气净化技术，其中纳米TiO2半导体以其良好的化学稳定性、耐腐蚀、高活性、廉价、无毒、无二次污染等优点成为众多光催化剂中的研究热点。但TiO2的带隙较宽，仅能吸收利少量紫外光；同时，光量子效率低，不易回收再利用。从而使其应用前景受到限制。总体上，纳米TiO2半导体光催化降解有机污染物的应用还存在以下几个重要问题: (1)TiO2的带隙较宽，为3.2ev，仅能吸收利用波长小于380nm的仅占太阳光中3%?5%的紫外光，对光的利用率低； (2)纳米TiO2半导体的光生电子和空穴易于复合，导致TiO2的光生载流子效率较低； (3)纳米级的TiO2光催化剂粉体用于空气净化器，不便拆装回收再利用。根据上述几大问题，也有学者提出了一些解决方法和技术来对纳米TiO2进行改性，提高光催化剂的催化性能以及加强对可见光的响应能力，一般包括:金属离子掺杂、非金属离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合、表面负载等，这些方法通过不同原理都在不同程度上提高了光催化剂的催化性能，但是，仍然存在着产品性能差，生产成本高，生产工艺复杂等问题，难以实现工业化生产。作为光催化材料可以列举出专利文献201010548450记载的催化材料，是以活性炭纤维为负载基体，这增加了材料的比表面积，从而提高了催化材料对废气的吸附能力，选择性地延长了污染物分子在光催化区的停留时间，有利于污染物的充分去除，间接地提高了催化剂的光催化性能。但是，TiO2晶型中有利于提高光催化性能的锐钛矿晶型形成的最佳煅烧温度在50(T80(TC之间，而其制备过程中，由于有活性炭的存在。催化剂的煅烧温度不宜超过450°C ;且其机械性能差，不利于实际使用过程中的安装、定型以及拆卸。专利文献:201210262371中所述在溶剂热体系中通过加入油胺作表面活性剂，锌盐、铜盐、铟盐和硫源为反应原料，制备出粒径10±lnm、组成可调的固溶体纳米颗粒光催化齐U。但是，原料繁多，工艺流程复杂，制备成本高。专利文献:201010240649和200910303193中所述采用钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2，反应条件复杂，增加了制备工艺的难度，难以实现工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能工业化规模生产和应用的光催化剂。该光催化剂具有制备方法简单；原料来源广、价格低廉；机械性能良好；所制备的催化剂的光催化降解速率相较未复合改性的P25有较大的提高；将其应用到室内、汽车内甲醛等有害气体的降解。本专利技术的钨源的溶解由钨酸铵用氨水加热溶解；W03/Ti02的摩尔复合配比有0.01,0.017,0.02,0.03,0.05 ;单面泡沫镍负载密度为0.02g/cm2~0.03g/cm2，催化剂的空间密度(催化剂表面积/空间体积)为0.04cm-^0.05 cnT1。优选W03/Ti02的摩尔复合配比为0.020。所述的光催化材料，其特征在于采用P25作为复合基原料，它是纳米级TiO2主要的两种晶型:锐钛矿和金红石重量比大约为80/20的混晶，这两种结构的混杂增大了纳米TiO2晶格内的缺陷密度，增大了载流子的浓度，使电子、空穴数量增加，使其具有更强的捕获在TiO2表面的组份(水、氧气、有机物)的能力，从而提高了单一晶型光催化剂的催化性能。更重要的是由于P25的广泛应用，目前市面上已经实现了其工业化生产，使得P25的来源广泛，大大降低了制备原料的时间与成本。所述的光催化材料，其特征在于采用泡沫镍作为光催化剂的载体，泡沫镍具有独特的开孔结构，优异的机械性能，大大的增大了光催化剂的比表面积和光催化材料的抗拉强度及抗热冲击等性能，增强了材料的实用性。而且，泡沫镍的工业化生产业大大降低了催化材料的制备成本。所述的光催化材料，其特征在于采用简单湿磨、浸溃、煅烧的方法制备光催化剂，不需要昂贵的设备，反应条件宽松，工艺流程简单，材料制备过程中能耗低、成本低。所述的光催化材料的光催化降解速率高，因为催化剂中的WO3与P25分子在表面复合的，通过复合增大光生电子和空穴的距离，有效抑制光生电子和空穴复合，促进光催化反应。【具体实施方式】下面结合实施例对本专利技术的光催化材料进行详细地说明，而不是对本专利技术的限制。本专利技术的钨源为钨酸铵，将其溶于一定量的热的氨水中，再将其与一定量的P25一起湿磨20min，不断搅拌使其充分混合，再将洗净处理过的泡沫镍完全浸溃在其中，10秒后以一定速度提拉取出，放入100°C的电热鼓风干燥箱中干燥，反复多次，使每片泡沫镍单面负载密度达到0.02g/cnT0.03g/cm2，得到干燥的负载泡沫镍前驱体。最后，将干燥后的负载泡沫镍前驱体在500°C管式炉中高温煅烧(管式炉以2V /min的速度升到500°C)，恒温I小时后，样品随炉冷却，得到白色的负载泡沫镍的催化剂。改变不同钨源用量，得到W/Ti摩尔比为 0,0.010，0.017，0.020，0.030，0.050 的复合型 W03/Ti02 光催化剂。本专利技术中在泡沫镍浸溃前，钨源与P25的混合固液相浓度不宜太大，否则混合固液相会由于表面张力而不利于在泡沫镍的微孔结构上物理吸附，也容易导致催化剂微粒之间的团聚，造成原料的浪费；同时也不宜太小，否则催化剂每次不能充分负载在泡沫镍上，会增加负载次数，增加制备时间及成本，P25与钨源液体的混合浓度在10(Tl50g/L为宜。对不同复合配比的催化剂做降解甲醛的对比试验。改变不同钨源用量，得到W/Ti摩尔比为0,0.010,0.0170，0.020，0.030，0.050的复合型W03/Ti02光催化剂，分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6。取7ul的35.385%甲醛溶液于560mL安培瓶中，将两片1.1 X 6.0cm的催化剂悬空于瓶中，同时插入一支温度计密封，在70°C的干燥箱中气化，取出冷却至37°C后，用注射器抽取初始样，然后，继续冷却至室温，再开启氙灯平行光源对安培瓶自上而下倾斜照射(保证催化材料的充分光照)。每相隔一定时间，用同样的方法取样:抽取5mL气体溶于IOmL蒸馏水中，再在其中加2ml的乙酰丙酮显色剂于60°C的恒温水浴锅中水浴加热15min，冷却至室温后，于413nm波长处测其吸光度，以得到经不同时间光催化降解所得到的浓度。如图1o图1为三氧化钨复合浓度与光催化剂降解甲醛浓度的关系图，图中各条曲线的初始点大致相同，都在0.8mg/L左右，远小于4.77mg/L的理论值，是由于泡沫镍负载的催化剂的比表面积大，物理吸附了大部分的甲醛，而开启氙灯光源之后，随着光源的输出功率增大到正常工作功率，瓶内的温度会随之增加，使得吸附在催化剂上的甲醛的解吸附与瓶内自由甲醛对催化剂的吸附作用不断达到新的平衡，同时光催化反应降解甲醛的速度也随之增加，60min后，温度基本稳定达到最大值(由于实验在现实环境中进行，并没有对温度进行严格控制，各条曲线的稳定温度并不完全一致，而是在52飞本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有高效光催化性能的光催化剂，其特征在于由已经实现工业化生产的P25为光催化反应剂的复合基。
【技术特征摘要】
1.一种具有高效光催化性能的光催化剂，其特征在于由已经实现工业化生产的P25为光催化反应剂的复合基。2.由权利要求1所述的光催化剂，其特征在于以具有大比表面积、机械性能良好已经工业化生产的泡沫镍为负载基。3.根据权利要求1和2所述的光催化剂，其特征在于简单的制备过...
【专利技术属性】
技术研发人员：童海霞，陶锡璨，张雄飞，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
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