[发明专利]碱式碳酸铋复配材料的制备及室内甲醛的净化技术

说明书

碱式碳酸铋复配材料的制备及室内甲醛的净化技术。本发明属于光催化治理室内有毒有机挥发性化合物方面，通过简单的一步法合成不同形貌的碱式碳酸铋复配材料，并用其对以多聚甲醛为主的VOCs进行催化氧化研究，结果表明，在太阳光驱动下，碱式碳酸铋复配材料表现出优异的催化氧化甲醛性能和长效稳定性，其在室内环境下可对300 ppm的甲醛分解为CO₂和H₂O，太阳光光照10 min时，去除效率达99.099%。同时该材料对苯和甲苯也有良好的去除效果，有望用于去除室内VOCs气体。本发明所合成的催化剂氧化效果好，具有环境友好性，合成原料无毒无害且价格低廉，同时合成方法简便，具有长效稳定性，可以大批量生产并投入到室内甲醛、苯、甲苯等有害气体的去除中去。

技术领域

本发明涉及不同形貌新型碱式碳酸铋及其复配材料的合成方法及其在室内甲醛和苯的净化的应用，工程上涉及室内气体污染处理领域，技术上涉及材料合成及光催化领域。

背景技术

居室内VOCs污染，作为人们最常接触到的一类污染源，主要来源于油漆、涂料、建筑材料、燃料燃烧产物、电器排放等。其组成主要是包括苯、甲苯在内的芳香族以及一些小分子醛类。在高浓度环境的暴露下会使人感到头晕、恶心、身体不适，更甚者伤害器官内脏甚至致癌。

活性炭吸附是研究和市场应用较多的VOCs处理方式，但是目前针对活性炭的研究多集中在提高吸附剂的比表面积及表面活性，以提高吸附剂的吸附能力。以目前应用较广的硅藻泥吸附为例，硅藻泥在前期吸附甲醛后，会达到一个吸附平衡状态，从而失去了继续吸附的能力，因此常规的吸附法治标不治本，且吸收量有限。

光催化技术作为一种绿色无二次污染的技术应用于室内甲醛和苯的处理领域，具有无残留，适用性广，处理效果高的特点。但是通常的光催化剂如二氧化钛对可见光没有响应，必须借助于紫外光的照射才可以起到氧化甲醛、苯的作用，增加了使用成本，限制了其净化空气的能力。

而以太阳能驱动的光催化技术可以从根本上去除室内甲醛，它可以利用太阳能等可再生清洁能源，进行废气废水的有效氧化分解，从而改善室内空气等环境问题。因此，可作为一种可持续、无污染且经济有效的手段清除室内甲醛等VOCs的污染。但是目前的技术瓶颈是很难寻找到一种高氧化能力且无毒、低成本，并且可利用太阳光驱动、长期有效的光催化材料。

碱式碳酸铋Bi₂O₂CO₃(简称BOC)是一种环境友好型光催化材料，且其无毒、成本低廉，它的带隙宽，(BiO)⁺和CO₃^2-层层交替，有利于光生电荷的分离。而且，其氧化性强，可以通过产生·OH自由基来氧化大量有机分子，因此是有潜力的室内甲醛等VOCs气体污染源的有效清除材料。但是该种材料通常带隙较宽，因此很难直接利用太阳光驱动光氧化反应，给该种材料的应用带来极大的不便和限制。

本发明提供一种新型碱式碳酸铋基太阳光驱动降解室内甲醛材料，并用其进行太阳光照射下的甲醛氧化分解。整个制作过程简单，高效，用于室内甲醛清除操作方便、使用成本低，且长期有效、无毒。因此可与内墙涂料复配，应用至室内空气净化的领域。

发明内容

本发明的具体技术方案如下：

①不同形貌碱式碳酸铋的制备

花状碱式碳酸铋（简称F-BOC）的制备：将硝酸铋、柠檬酸钠、尿素、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）依次混合均匀分散在水溶液中。然后于高压釜中水热。研磨得F-BOC；

海绵状碱式碳酸铋（简称S-BOC）的制备：将硝酸铋与柠檬酸钠粉末充分混合，滴加氨水调pH至弱碱性,水热，得S-BOC。

② 不同形貌碱式碳酸铋的复配（缩写为SF-BOC）

在步骤1的合成过程中加入不同质量比的已合成的海绵状碱式碳酸铋，搅拌混匀，水热，洗涤，干燥，得SF-BOC。