[发明专利]一种Cu/OCN复合催化臭氧分解材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属催化技术领域，涉及一种Cu/OCN复合催化臭氧分解材料及其制备方法与应用。所述Cu/OCN复合催化臭氧分解材料包括Cu原子和OCN；所述Cu原子均匀地负载在OCN上；其中，所述Cu/OCN结构为单层片状。本发明的改性方法包括对g‑C3N4进行氧化剥离制备得到OCN以及Cu负载制备Cu/OCN。Cu/OCN样品主体部分为OCN，为层状物质，Cu原子均匀地负载在OCN上。与石墨相g‑C3N4相比，Cu/OCN结构细碎，呈单层片状，比表面积较大，Cu成功负载在OCN上，有助于充分与被催化物质接触，增强催化效果。

技术领域

本发明属催化技术领域，涉及一种Cu/OCN复合催化臭氧分解材料及其制备方法与应用。

背景技术

充当“保护伞”的臭氧位于平流层，而臭氧污染位于对流层，尤其是贴近人们的近地层，这类污染主要源于人类活动的间接排放。城市生活中，机动车尾气，化石燃料的燃烧，工业生产，都会产生氮氧化合物。挥发性有机物的来源就更多了，汽车喷涂，印刷厂油墨挥发，加油站油气挥发，化工行业生产过程，溶液使用等都有影响。虽然来源充分，但从氮氧化合物和挥发性有机物生成臭氧是需要特定气象条件的。据大气办监测数据分析，一年中，夏秋两季臭氧浓度较高，因为，温度升高，太阳辐射增强，是臭氧生成的重要条件，这两种物质会发生一系列的光化学反应，迅速生成臭氧，达到甚至超过污染水平。

对流层的臭氧对人体有很大影响，臭氧会刺激和损害眼睛、呼吸系统等粘膜组织，对人体健康产生负面作用。此外，臭氧对金属及大部分非金属具有强烈的腐蚀作用，会间接的影响一些仪器的精密度，一些生活用品的提前报废等等。

臭氧催化分解是一种新型的臭氧污染处理技术，现今分解臭氧的催化剂有金属氧化物催化剂，负载型催化剂及碳质材料催化剂。金属氧化物催化剂是指以金属氧化物为主要催化活性组分的催化剂，其催化效率的高低取决于金属催化剂的选取及其制备工艺。把主催化剂、助催化剂负载在载体上所制成的催化剂称为负载型催化剂。负载型催化剂的载体，其物理结构和性质往往对催化剂性能有决定性的影响。碳质材料催化臭氧氧化体系具有除污性能强、臭氧利用率高和无金属溶出的特点，应用广泛。但随着循环使用次数的增加，碳表面的碱性基团不断消耗，酚羟基、羧基和羰基等酸性含氧基团持续累积，石墨层电子密度降低，从而降低体系的催化能力。与传统催化剂相比，g-C₃N₄改性后负载金属原子具有更好的催化效果，且g-C₃N₄易制得，该催化剂金属利用率高，成本低，污染小，具有广泛的应用价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种Cu/OCN复合催化臭氧分解材料及其制备方法与应用，本发明的改性方法包括对g-C₃N₄进行氧化制备得到OCN以及Cu负载制备Cu/OCN。Cu/OCN样品主体部分为OCN，为层状物质，Cu原子均匀地负载在OCN上。与石墨相g-C₃N₄相比，Cu/OCN结构细碎，呈单层片状，比表面积较大，Cu成功负载在OCN上，有助于充分与被催化物质接触，增强催化效果。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种Cu/OCN复合催化臭氧分解材料，所述Cu原子均匀地负载在OCN上；其中，所述Cu/OCN结构为单层片状。

一种Cu/OCN复合催化臭氧分解材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）OCN晶体的制备：将石墨相g- C₃N₄研磨处理并备用；将所述石墨相g-C₃N₄加入双氧水中并加热处理，使黄色混合液变色为橙棕色混合液；将橙棕色混合液缓慢加入蒸馏水中，冷却至室温，取出后离心分离，取出沉淀物A，依次经过洗涤、真空干燥后得到O-g-C₃N₄，即得OCN；