[发明专利]一种单原子Ag/ZnS催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明具体涉及一种单原子Ag/ZnS催化剂的制备方法，包括如下步骤：以银盐作为Ag前驱体，以锌盐和硫化物作为ZnS前驱体，通过一步水热合成法以及氢气还原，得到单原子Ag/ZnS催化剂。本发明的制备方法简易可控，制得的催化剂，活性组分Ag以原子级尺寸均匀分布在ZnS载体表面，可在常温条件下将甲醛转化为完全无毒的二氧化碳和水，并且长时间运行后，催化剂的催化降解甲醛的能力几乎无衰减，催化剂性能稳定。

技术领域

本发明属于催化材料和环境保护技术领域，具体涉及一种单原子Ag/ZnS催化剂及其制备方法和在常温降解甲醛中的应用。

背景技术

甲醛是一类主要的室内毒性较高的空气污染物，短期接触甲醛会刺激眼睛、鼻腔和呼吸道而引起过敏反应；长期接触甲醛会增加白血病、鼻咽癌、乳腺癌和死亡的可能性。世界卫生组织国际癌症研究机构已将甲醛定义为一类致癌物。因此，如何高效率的去除室内甲醛十分必要。现有技术中，为改善室内空气环境，大量新颖的绿色环保净化材料不断出现。其中光触媒表现出较佳的空气净化功能，经过可见光或紫外光激发后，光触媒粒子表面产生活性物质，可对目标物进行氧化或还原反应，具有污染物去除、空气净化、抗菌、除尘、防雾等环境净化的效能。目前光触媒的主要成分是二氧化钛，在太阳光或照明光源中的紫外线照射下能够产生电荷，与空气中的水分子及氧分子发生反应，产生负氧离子和氢氧自由基，这些物质具有较强的氧化能力，具有降解有机物和杀菌等作用。但TiO2为宽禁带半导体，只能吸收太阳光能力约4％的紫外光，同时TiO2产生的光生电子与空穴迁移效率较低，导致TiO2量子效率偏低。

单原子催化剂是一种新型催化剂，基于原子级别的金属活性组分，在最大化活性位点数量、增强对目标产物的选择性、提高固有催化活性和减少贵金属用量方面显示出巨大的优势,有望用于甲醛的高效催化降解。

ZnS具有合适的禁带宽度及导带、价带电位，能够吸收近乎100％的紫外光，将ZnS与单原子贵金属结合，能够提高光生电荷的分离效率，降低表面化学反应的过电位，增加活性位点等。

目前还未有单原子贵金属/硫化锌复合材料作为甲醛氧化降解的催化剂的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种简易可控的单原子Ag/ZnS催化剂的制备方法。本发明的方法制备的催化剂能够实现在常温条件下对甲醛的高效去除，将甲醛转化为完全无毒的二氧化碳和水。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种单原子Ag/ZnS催化剂的制备方法，包括如下步骤：以银盐作为Ag前驱体，以锌盐和硫化物作为ZnS前驱体，通过一步水热合成法以及氢气还原，得到单原子Ag/ZnS催化剂。

优选地，所述单原子Ag/ZnS催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：将银盐、锌盐、硫化物、乙二醇的混合溶液加入到高压反应釜中，水热反应完全；将反应产物经洗涤，干燥处理，得到Ag+/ZnS；将所述Ag+/ZnS置于氢气气氛中高温还原，然后降低至室温，得到单原子Ag/ZnS催化剂。

优选地，所述银盐为硝酸银、硫酸银中的任意一种或两种以上的混合物。

优选地，所述锌盐为醋酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌中的任意一种或两种以上的混合物。

优选地，所述硫化物为硫代乙酰胺、硫脲、硫化钠中的任意一种或两种以上的混合物。

优选地，所述银盐与锌盐的摩尔比为(0.001～0.01):1，所述锌盐的摩尔质量与乙二醇的体积比(mol/L)为1：(10～50)，所述锌盐和硫化物的摩尔比为1:(2～8)。

优选地，所述水热反应的温度为100～200℃，所述水热反应的时间为6～24h。

优选地，所述洗涤为乙醇离心洗涤。

优选地，所述干燥的温度为70～100℃，所述干燥的时间为6～24h。