[发明专利]氮掺杂的光触媒复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种氮掺杂的光触媒复合材料及制备方法，包含以下重量份的组分：5‑20份的氮掺杂的纳米二氧化钛、2‑8份的纳米氧化锌、1‑3份的石墨烯、0.5‑3份的植物提取液纳米银、0.5‑2份的分散剂、0.3‑1.5份的成膜剂、250‑450份的去离子水，该光触媒复合材料在可见光下也具备催化作用，可长效去除室内甲醛。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种氮掺杂的光触媒复合材料及制备方法。

背景技术

甲醛是建筑物中的主要污染物，被认为是造成病态建筑综合征的原因之一，已成为城市卫生建设发展中的一个难题，因此需要在一定温度和湿度等环境条件下对其进行有效消除。

传统的去除室内甲醛的技术是使用过滤介质进行吸附。Indoor air，2019年第29期第469-476页，公开了莫金汉课题组用活性炭、聚酰亚胺和铜箔经热压缩合成了一种新型的可调节表面温度的层压板，可用于去除气态甲醛，在甲醛浓度较低时，平衡吸附容量会显著降低。

光催化是一种去除有机污染物的有效方法，具有反应条件温和和催化活性优异的优点。以二氧化钛为代表的光催化剂，因其能满足甲醛去除的要求而得到了广泛的研究，它可以在低浓度范围内维持其去除效率。然而，二氧化钛光催化剂受宽禁带限制，二氧化钛禁带宽度(3.2eV)较宽，只有紫外光才能激发其活性，需要紫外光活化，而紫外光占太阳光能的4％左右，在太阳光谱中占绝大多数的可见光部分未得到有效利用，从而阻碍了其在光催化剂的实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种氮掺杂的光触媒复合材料，该光触媒复合材料在可见光下也具备催化作用，可长效去除室内甲醛。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种氮掺杂的光触媒复合材料，包含以下重量份的组分：5-20份的氮掺杂的纳米二氧化钛、2-8份的纳米氧化锌、1-3份的石墨烯、0.5-3份的植物提取液纳米银、0.5-2份的分散剂、0.3-1.5份的成膜剂、250-450份的去离子水。

优选的，所述的纳米氧化锌的粒径为5-15nm。

优选的，所述的纳米银的粒径为1-5nm。

优选的，所述的分散剂是多元醇、聚丙烯酸钠和聚羧酸盐类中的一种或几种。

优选的，所述成膜剂是羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇中的一种或几种。

氮掺杂的光触媒复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备氮掺杂的纳米二氧化钛；

2)按比例准确称量氮掺杂的纳米二氧化钛、纳米氧化锌、石墨烯、植物提取液、纳米银、分散剂、成膜剂、去离子水，以1000-1500rpm/min的转速搅拌2-3小时使其混合均匀；

3)将步骤2)得到的混合液超声分散处理3-4小时，即可得到本发明的光触媒复合材料。

优选的，所述的氮掺杂的纳米二氧化钛采用共沉淀法制备，具体制备步骤为：

a)在磁力搅拌下将50-250毫升异丙醇加入到10-40毫升钛酸异丙酯中，磁力搅拌20-60分钟使其混合均匀，得到混合液S1；

b)再将5-30毫升硝酸加入到混合液S1中，继续搅拌，直至溶解完全，得到混合液S2；

c)在磁力搅拌下将10-50毫升去离子水逐滴滴加到混合液S2中，开始生成沉淀，继续搅拌，直至沉淀完全；

d)将得到的沉淀分别用去离子水和无水乙醇各洗涤2-5次，置于70-90摄氏度烘箱中干燥后，研磨成粉末、压片，然后在750-950摄氏度的马弗炉中煅烧3-6小时即可得到氮掺杂的纳米二氧化钛