[发明专利]一种复合型光催化剂及其制备方法、装置、空气净化方法

说明书

本发明公开了一种复合型光催化剂及其制备方法、装置、空气净化方法。所述复合型光催化剂包括掺杂了金属钼的二氧化钛纳米管，以及形成于该二氧化钛纳米管表面的三硫化二锑。本发明提供的光催化剂具有催化活性高、稳定性强等优点，反应产物为COsubgt;2/subgt;和Hsubgt;2/subgt;O，对室内气态环境无污染，并且将该材料运用到反应器装置中可多次循环使用，满足室内降解气态有机污染物的需求。

技术领域

本发明属于空气污染治理技术领域，更具体地，涉及一种复合型光催化剂及其制备方法、装置、空气净化方法。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)广泛存在于大气环境中，对人类的健康及周围环境产生严重的影响。在生活中，人们不可避免的会接触到VOCs。室内的装饰样品、家具等会产生VOCs，苯系物便是其中一类。它是一种有毒的致癌物质，人体在不自觉吸入后会严重影响健康。因此，寻求一种简便、有效的降解室内苯系污染气体的技术具有必要性和迫切性。

光催化降解VOCs直接利用光源，反应后产生的二次污染物较少，是一种环境友好型的高级氧化技术。二氧化钛(TiO₂)具有低成本、强氧化性、环境相容性、光化学稳定性等优点，是光催化领域常用的材料之一。但是，二氧化钛的能带较宽，光生电子与空穴的复合率较高，对可见光的响应较弱，这样大大增加了能源消耗，不符合实际生活节约成本、节能减排的理念。如何有效改性TiO₂光催化剂成为了现代光催化领域的热门问题之一。与此同时，目前缺少一种具有高效催化降解能力、体积小巧，便于在居家、办公中就能实现空气净化的连续流反应器。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复合型光催化剂及其制备方法、装置、空气净化方法，其目的在于提供一种新型的基于二氧化钛的光催化剂，并提供一种可用于室内空气净化的连续流光催化反应器，由此解决目前空气净化领域光催化剂降解效率低、缺乏配套空气净化装置的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种二氧化钛纳米管复合型光催化剂，其特征在于，包括掺杂了金属钼的二氧化钛纳米管，以及形成于该二氧化钛纳米管表面的三硫化二锑。

按照本发明的另一个方面，提供了一种二氧化钛纳米管复合型光催化剂的制备方法，所述方法包括：

(1)将铂片作为阴极，钛片作为阳极，在含氟电解液中进行阳极氧化，将阳极氧化后的材料进行煅烧，然后转入混合溶液中，在水热条件下掺杂金属离子，得到金属钼掺杂的二氧化钛纳米管；所述混合溶液为溶解有钼盐的碱性水溶液，

(2)将含锑的三卤化物溶解到非质子极性溶剂中，再加入含硫化合物得到前驱体溶液，采用旋涂法将所述前驱体溶液涂覆在所述金属钼掺杂的二氧化钛纳米管表面，最后进行煅烧即可得到三硫化二锑/金属钼掺杂的二氧化钛纳米管的复合型光催化剂。

优选地，作为阳极的钛片在放入含氟电解液中之前还进行了预处理，预处理为依次经过乙醇、去离子水超声清洗，然后放入抛光液中进行化学抛光，再经过去离子水反复清洗，通入氮气干燥。进一步地，乙醇、去离子水超声清洗时间分别为20min，化学抛光液的各组分体积比为去离子水：硫酸：氢氟酸＝6：3：1，化学抛光时间为30s。

优选地，所述钼盐为钼酸钠或钼酸铵；所述碱性水溶液为溶解了盐酸合羟胺和硫化钠的水溶液、碳酸氢钠溶液或醋酸钠溶液；所述含锑的三卤化物为SbCl₃、SbF₃或SbBr₃。

优选地，所述混合溶液中钼盐的物质的量为0.25mmol-0.5mmol。

优选地，所述含氟电解液包括甘油、氟化铵和去离子水，其中，甘油和去离子水体积比为(6-15)：1，所述氟化铵的质量为0.4-0.75g，阳极氧化施加的电压为30-60V，阳极氧化时间为1.5h-4h。