[发明专利]黑磷/钨酸铋纳米复合材料及其制备方法与在废气处理中的应用有效

专利信息
申请号: 201811467962.2 申请日: 2018-12-03
公开(公告)号: CN109529898B 公开(公告)日: 2021-02-12
发明(设计)人: 路建美;陈冬赟 申请(专利权)人: 苏州大学
主分类号: B01J27/188 分类号: B01J27/188;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/56
代理公司: 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103 代理人: 孙周强;陶海锋
地址: 215137 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 黑磷 钨酸铋 纳米 复合材料 及其 制备 方法 废气 处理 中的 应用
【说明书】:

发明公开了一种基于黑磷/钨酸铋纳米复合材料及其制备方法与在废气处理中的应用;首先以溶剂剥离法将块状的黑磷材料剥离成二维的黑磷薄片;再以硝酸铋和钨酸钠为前驱体,十六烷基三甲基溴化铵为分散剂,在水热条件下制备二维的钨酸铋纳米片;最后将钨酸铋纳米片修饰到黑磷片表面,形成完美的异质结结构,即可以得到黑磷/钨酸铋纳米复合材料。本发明通过简单步骤合成的黑磷/钨酸铋纳米复合材料对废气的处理有着很好的光催化效果,且可多次循环使用;并且其具有制备过程简便,易于回收多次利用等优点,在废气处理方面具有工业应用前景。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域,具体涉及到一种基于黑磷/钨酸铋纳米复合材料及其制备方法与在废气光催化处理中的应用。

背景技术

大气污染是目前我国面临的巨大难题之一,随着我国经济的发展,光化学烟雾、雾霾和PM 2.5(PM为颗粒物质)越来越严重,给人们的日常生活和身体健康造成了巨大的影响。大气污染主要分为室外和室内污染物,室外气体污染物主要包括可吸入颗粒物、氮氧化物、二氧化硫和一氧化碳等,而室内气体污染物主要包括甲醛、甲苯和碳氢化合物等。目前,随着我国汽车数量的急剧增加,汽车尾气的排放加剧大气污染的程度,氮氧化物是其中的一种典型的气体环境污染物。随着科学的不断发展和进步,目前处理废气的方法有活性炭吸附法、催化燃烧法、生物过滤、酸碱中和法等,但以上方法价格昂贵,再生较困难,且只能处理高浓度的废气,对于处理空气中残留的低浓度的有害气体效果极差。然而,对于低浓度(ppb,十亿分之一级别)水平废气的处理,半导体光催化被认为是最有前途的技术之一,由于其高效率和环保特性,在解决全球能源短缺方面具有潜在的价值,然而,现有处理剂降解一氧化氮的效果远远不能达到人们预期的效果。

发明内容

本发明目的是提供一种黑磷/钨酸铋纳米复合材料及其制备方法,通过溶剂剥离法将块状黑磷剥离成二维的片状黑磷材料,利用水热法合成钨酸铋纳米片,再通过室温搅拌的方法,将钨酸铋纳米片修饰到黑磷片的表面,最终形成黑磷/钨酸铋纳米复合材料,以实现该材料在废气的光催化降解方面得到广泛的应用。

为了达到上述目的,本发明具体技术方案如下:

一种黑磷/钨酸铋纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)利用溶剂剥离法将块状黑磷剥离成二维黑磷片;

(2)以硝酸铋和钨酸钠为前驱体,利用水热法合成钨酸铋纳米片;

(3)将钨酸铋纳米片分散到含有二维黑磷片的有机溶剂中,超声搅拌后制备黑磷/钨酸铋纳米复合材料。

本发明公开了一种废气处理方法,包括以下步骤:

(1)利用溶剂剥离法将块状黑磷剥离成二维黑磷片;

(2)以硝酸铋和钨酸钠为前驱体,利用水热法合成钨酸铋纳米片;

(3)将钨酸铋纳米片分散到含有二维黑磷片的有机溶剂中,超声搅拌后制备黑磷/钨酸铋纳米复合材料;

(4)将废气经过黑磷/钨酸铋纳米复合材料,实现废气的处理。

上述技术方案中,步骤(1)为将块状黑磷放入离心管中,加入溶剂,然后利用细胞粉碎仪超声粉碎,得到二维黑磷片;所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮,黑磷和溶剂的质量比为1:1000~2000,超声粉碎的功率为100~150瓦,时间为6~10小时,最后得到二维黑磷片的N-甲基吡咯烷酮溶液。本发明采用简单的溶液剥离法可以有效地得到二维的片状材料,可以有效地增加其比表面积,增加活性位点,有利于增强该光催化剂的催化效果。

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