[发明专利]铂负载的二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和在致害污染物降解中的应用

说明书

本发明公开了一种铂负载的二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和在光照条件下降解甲硫醇、甲醛和氨气等致害污染物的方法。催化剂固化的载体为柔性多孔纤维棉，铂负载的TiOsubgt;2/subgt;复合材料为光反应的催化剂。在光催化降解致害污染物的实验中，将复合的TiOsubgt;2/subgt;光催化材料固化在柔性多孔纤维棉上，在全波段的光照下的条件下内可在短时间内完全降解甲硫醇、甲醛和氨气等致害污染物，且在多次循环试验后该复合材料依然保持很好的稳定性。该贵金属铂负载后的复合光催化剂在各种需要清除甲硫醇、甲醛和氨气等致害污染物的空间中有着广阔的应用前景，该方法可带来巨大的潜在经济和社会效应。

技术领域

本发明属于光催化降解污染物技术领域，具体涉及一种铂负载的二氧化钛复合光催化剂的及其制备方法，以及此材料在光照下的条件下降解甲硫醇、甲醛和氨气等致害污染物的方法。

背景技术

甲硫醇是一种典型的含硫有机恶臭气体污染物，具有腐烂卷心菜味道的气体，主要来源于动植物腐烂、造纸工业、石油炼制以及污水处理等生产生活活动。在《恶臭污染物排放标准》中对常见的恶臭气体的排放量、等级与浓度进行了规定，其中甲硫醇对人体的影响最大，即使在0.2 ppm (0.3 mg/m³)浓度下能使人感到无法忍受。甲醛是一种典型的碳氢化合物恶臭气体污染物，广泛存在于人们的居住和工作场所，甲醛会对人神经系统、呼吸系统和心血管系统等产生不良影响，情况严重时还会导致癌症等疾病，因而受到人们的普遍关注。氨气是主要的恶臭大气污染物之一，主要来源于农业排放或含有尿素或氨化合物的生产过程。氨气对人体有极强的刺激性，能使人体皮肤、眼睛、器官粘膜等组织遭到破坏。氨气还可被氧化成氮氧化物，对环境造成危害。

传统清除甲硫醇、甲醛和氨气等致害污染物的主要技术有物理吸附、碱液吸收氧化法和生物脱臭等，但传统的清除致害污染物的方法都有一定的局限性，太阳能光催化清除污染物气体具有条件温和、操作简单、可直接利用阳光、无二次污染等优点，因此受到越来越多的关注。其中TiO₂具有光活性高、成本低、毒性小、化学和热稳定性好等优点，是目前研究最广泛的光催化剂。但TiO₂只能在紫外光条件下产生的光催化活性，只能利用实际到达地球太阳能的5%，因此，通过在TiO₂表面引入贵金属来提高TiO₂清除致害污染物的效率是一个研究的热点。

发明内容

本发明的目的是将铂负载的二氧化钛复合光催化剂的固化在片状柔性多孔纤维棉上，运用光照的方法实现对甲硫醇、甲醛和氨气等致害污染物高效绿色的降解处理。本发明条件温和、催化材料片制备简单、处理性能优异，具有广泛的实用价值和应用研究前景。

为实现上述发明目的，本发明是通过如下技术方案实施的：

一种铂负载的二氧化钛复合光催化剂的的合成，以及此材料在光照下的条件下降解甲硫醇、甲醛和氨气等致害污染的方法：将复合光催化剂Pt/TiO₂固化在多孔纤维载体片上并放置于内含紫外灯管的净化器装置中，再将净化器装置放置于3 m³的密闭环境评价舱内。待环境评价舱恒温恒湿后将污染物通入舱内，然后开启净化器装置对污染物进行降解。

更为具体的：

一种铂负载的二氧化钛复合光催化剂的的合成，以及此材料在光照下的条件下降解甲硫醇、甲醛和氨气等致害污染的方法，具体步骤为：

（1）复合光催化剂Pt/TiO₂的制备

利用钛酸异丙酯为前驱体，通过溶液-凝胶法制备TiO₂光催化剂。首先量取一定量的乙醇，再加入适量的钛酸异丙酯记为溶液A；将去离子水、无水乙醇和冰醋酸按体积比为3：20：1搅拌混合得到溶液B。将溶液B在冰水浴中不断搅拌，待烧杯中溶液温度降至0 ℃，缓慢滴入溶液A，搅拌至溶胶形成，继续搅拌2 h，然后将所得凝胶80-100 ℃烘箱干燥8-12 h，然后将干燥的样品研磨成粉末，在洁净的空气氛围中放在马弗炉中300-500 ℃煅烧6 -8h，升温速率2-5 ℃/min。