一種Pt/Ag/NaInO₂光催化劑及其制備方法與應用

一種Pt/Ag/NaInO₂光催化劑及其制備方法與應用
【專利摘要】本發明涉及一種Pt/Ag/NaInO2光催化劑及其制備方法與應用。所述制備方法包括：以含In化合物、含Na化合物和含Ag化合物通過固相燒結法制備Ag/NaInO2，再以Ag/NaInO2為前驅體，利用含Na化合物的混合物還原氯鉑酸制得Pt/Ag/NaInO2光催化劑。本發明提供的Pt/Ag/NaInO2光催化劑具有良好的降解甲醛的能力，能夠快速在室溫下催化降解甲醛，在1小時內使甲醛濃度從300ppm降到39ppm。本發明對于環境保護和人類健康有著重要意義，對光催化材料大規模工業應用具有重要的借鑒價值，將在環境光催化領域具有廣闊的應用前景。
【專利說明】
一種Pt/Ag/Na I n02光催化劑及其制備方法與應用
技術領域
[0001]本發明涉及光催化技術領域，更具體涉及一種室溫催化降解甲醛Pt/Ag/NaIn〇2光催化劑及其制備方法與應用。【背景技術】
[0002]近年來，隨著經濟水平發展和人們物質生活水平的提高，人們對于辦公環境、家居環境和出行環境的舒適程度要求也越來越高。但是人們在不斷追求享受的過程中，卻忽視了安全隱患的存在。新裝修的的室內環境，選用的一般裝飾材料都會釋放一定的污染氣體， 如甲醛、苯類物質、氨氣和氨。而且現在大多數人的居住和辦公環境，甚至出行環境如汽車， 都處于封閉狀態，這些污染物本身殘留嚴重，且不易去除，加上空氣密閉不流通，對人們的身體健康有很大危害。而甲醛則是眾多總揮發性有機污染物中，來源最為廣泛，毒害最為嚴重的氣體之一。甲醛常溫、常壓下以氣體形式存在，甲醛氣體刺激性強，它屬于原漿毒物質， 能與血液和細胞中的蛋白質結合，并與氨基基團反應生成甲酰化的蛋白。甲醛可直接刺激皮膚，刺激表皮細胞，出現壞死、色斑和皮膚炎癥等狀況。長期接觸低濃度甲醛，能引起鼻咽癌和造血功能障礙等病變。室內氣體污染物中，甲醛的來源最廣，濃度超標現象最為嚴重， 對人體健康威脅也最大。所以，能將甲醛氣體的濃度控制在安全范圍內或者清除的方法，對于環境保護和人類健康有著重要意義。
[0003]本發明開發出一種在室溫條件下能夠有效催化降解甲醛的Pt/Ag/NaIn02光催化劑，對人們的身心健康具有重大意義。
【發明內容】

[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發明要解決的技術問題就是室溫催化降解甲醛，而提供一種Pt/Ag/NaIn02光催化劑及其制備方法與應用。
[0006](二)技術方案[〇〇〇7]為了解決上述技術問題，本發明首先提供一種Pt/Ag/NaIn02光催化劑的制備方法，該方法包括如下步驟:以含In化合物、含Na化合物和含Ag化合物為原料，通過固相燒結法制備Ag/NaIn〇2;再以Ag/NaIn〇2為前驅體，利用含Na化合物的混合物還原氯鉬酸制得Pt/ Ag/NaIn〇2光催化劑。
[0008]所述制備方法具體包括:
[0009]步驟1:以含In化合物、含Na化合物和含Ag化合物按照摩爾比為1: (1?4): (0.05? 〇.2)為原料，通過固相燒結法制備Ag/Naln02;
[0010]步驟2:將硼氫化鈉(NaBH4)和氫氧化鈉(NaOH)的混合物配成濃度為0.1? 0.15mol/L的混合溶液；
[0011]步驟3:以步驟1制得的Ag/NaIn〇2為前軀體于溶劑中，通過步驟2制得的混合溶液還原氯鉑酸，制得Pt/Ag/NaIn〇2;其中所述Ag/NaIn〇2與氯鉑酸的質量比為(0? 1?0 ? 3): (3? 2X 10-4?7.2 X 10-4);所述氯鉑酸與步驟2所述混合物的質量比為(3.2 X 10-4?7.2 X 10-4): (0.078?0.158)。[0〇12]本發明上述制備方法，其中，
[0013]優選地，步驟1所述含In化合物、含Na化合物和含Ag化合物的摩爾比為1:2:0.1。 [〇〇14]優選地，步驟1所述含In化合物選自三氧化二銦(In2〇3)、硝酸銦(In(N03)3 ? nH20)、氯化銦(InCl4 ? nH2〇)中一種或兩種以上。[0〇15]優選地，步驟1所述含Na化合物選自碳酸鈉(Na2C03)、醋酸鈉(CH3C00Na ? nH20)、過氧化鈉(Na2〇2)中一種或兩種以上。[〇〇16]優選地，步驟1所述含Ag化合物選自氧化銀(Ag20)、硝酸銀(AgN03)中一種或者兩種。
[0017]優選地，步驟1所述固相燒結法煅燒溫度為700?900°C，煅燒時間為2?4h。
[0018]作為本發明較佳的實施方式，步驟1所述固相燒結法制備Ag/Naln02具體步驟為: 將所述含In化合物、含Na化合物和含Ag化合物按照摩爾比為1: (1?4): (0.05?0.2)的比例研磨均勻，壓片，將該混合物于750?950°C，煅燒2?4h，冷卻至室溫，研磨，S卩得Ag/Naln02。
[0019]優選地，步驟2所述硼氫化鈉和氫氧化鈉摩爾比為1: (1?3)。
[0020]作為本發明較佳的實施方式，步驟2所述混合溶液的【具體實施方式】為:將硼氫化鈉和氫氧化鈉按照摩爾比為1: (1?3)混合均勻，加入乙醇中，攪拌溶解即得濃度為0.1? 0.15mol/L的混合溶液。[0〇21]優選地，步驟3所述前驅體Ag/NaIn〇2與所述溶劑的質量體積比例為(0.1?0.3g):(8?12mL)〇[〇〇22]優選地，步驟3所述溶劑為乙醇。[〇〇23]優選地，步驟3所述氯鉑酸濃度為0.8?1.2g/L。[〇〇24]作為本發明較佳的實施方式，步驟3所述還原制備Pt/Ag/NaIn02的具體步驟為:取步驟1制得的Ag/Naln02 0.1?0.3g于8?12mL的乙醇中，加入濃度為0.8?1.2g/L氯鉑酸 0.4?0.6mL，之后加入步驟2所得混合溶液4?6mL，超聲分散10?15min，抽濾，乙醇洗滌，干燥，即得Pt/Ag/NaIn〇2。[〇〇25]更進一步地，所述制備方法包括:
[0026]步驟1:將所述含In化合物、含Na化合物和含Ag化合物按照摩爾比為1: (1?4): (0.05?0.2)的比例研磨均勻，壓片，將該混合物于750?950°C，煅燒2?4h，冷卻至室溫，研磨，即得Ag/Naln02;所述含In化合物選自三氧化二銦、硝酸銦、氯化銦中一種或兩種以上； 所述含Na化合物選自碳酸鈉、醋酸鈉、過氧化鈉中一種或兩種以上;所述含Ag化合物選自氧化銀、硝酸銀中一種或者兩種；[〇〇27]步驟2:將硼氫化鈉和氫氧化鈉按照摩爾比為1:(1?3)混合均勻，加入乙醇中，攪拌溶解制得濃度為〇.1?〇.15mol/L混合溶液；[〇〇28]步驟3:取步驟1制得的Ag/Naln02 0.1?0.3g于8?12mL的乙醇中，加入濃度為0.8?1.2g/L氯鉬酸0.4?0.6mL，之后加入步驟2所得混合溶液4?6mL，超聲分散10?15min，抽濾，乙醇洗滌，干燥，即得Pt/Ag/NaIn02。
[0029]本發明還包括上述方法制得的Pt/Ag/NaIn〇2光催化劑。本發明提供的Pt/Ag/ Naln02光催化劑具有良好的降解甲醛的能力，能夠快速在室溫下催化降解甲醛，在1小時內使甲醛濃度從300ppm降到39ppm。[〇〇3〇]本發明進一步包括上述方法制得的Pt/Ag/NaIn02光催化劑在催化降解甲醛方面的應用。所述應用可在室溫條件下進行。
[0031](三)有益效果[〇〇32]本發明方法制備Pt/Ag/NaIn02光催化劑在室溫下具有良好的催化降解甲醛性能。 本發明提供的制備方法制備的Pt/Ag/NaIn02光催化材料將有效清除室內甲醛等有毒氣體， 對于環境保護和人類健康有著重要意義，對光催化材料大規模工業應用具有重要的借鑒價值，將在環境光催化領域具有廣闊的應用前景。【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。[〇〇34]圖1是本發明實施例1制備的Pt/Ag/NaIn02光催化劑的XRD圖；[〇〇35]圖2是本發明實施例1制備的Pt/Ag/NaIn02光催化劑的SEM圖；[〇〇36]圖3是本發明制備實施例1的Pt/Ag/NaIn02光催化劑效率圖。【具體實施方式】
[0037]以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件，或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可通過正規渠道商購買得到的常規產品。
[0038]實施例1[〇〇39]步驟1:分別以In203、NaK03和Ag20為In化合物、含Na化合物和含Ag化合物，按照In2〇3、Na2C03和Ag20摩爾比為1:2:0.1混合均勻后，在瑪瑙研缽里研磨lOmin，壓片，轉移到剛玉坩堝中，850 °C下煅燒2h，冷卻至室溫，S卩得Ag/Naln02。
[0040]步驟2:按NaBH4和NaOH摩爾比為1:1，即NaBH4的質量為0.038g，NaOH質量為0.04g，加入10mL乙醇溶劑中，攪拌至完全溶解，配成混合溶液。[〇〇411步驟3:取步驟1所得Ag/Naln02前驅體0.2g于10mL乙醇溶劑中，加入lg/L氯鉑酸0.5312mL和步驟2所得混合溶液4mL，超聲分散lOmin，抽濾，乙醇洗滌，最后干燥，即得Pt/ Ag/NaIn〇2。[〇〇42]所得P t/Ag/Na I n02的XRD (X射線衍射)圖見圖1，SEM (掃描電鏡)圖見圖2。[〇〇43]實施例2
[0044]步驟1:分別以In(N03)3 ? nH20、CH3C00Na ? nH20和AgN03為In化合物、含Na化合物和含八8化合物，按照111(^)3)3*111120、0130)0恥*111120和48^)3摩爾比為1:2:0.05混合均勻后， 在瑪瑙研缽里研磨lOmin，壓片，轉移到剛玉坩堝中，720°C下煅燒3h，冷卻至室溫，即得Ag/ Naln〇2〇
[0045]步驟2:按NaBH4和NaOH摩爾比為1:2，即NaBH4的質量為0.038g，NaOH質量為0.08g， 加入8mL乙醇溶劑中，攪拌至完全溶解，配成混合溶液。[0〇46]步驟3:取步驟1所得Ag/NaIn〇2前驅體0.lg于8mL乙醇溶劑中，加入0.8g/L氯鉬酸0.4mL和步驟2所得混合溶液5mL，超聲分散15min，抽濾，乙醇洗滌，最后干燥，即得Pt/Ag/ NaIn〇2。[〇〇47] 實施例3[〇〇48]步驟1:分別以InCl4 ? nH20、Na2〇2和Ag20為In化合物、含Na化合物和含Ag化合物，按照InCl4 ? nH20、Na2〇2和Ag20摩爾比為1:2:0.15混合均勻后，在瑪瑙研缽里研磨lOmin，壓片， 轉移到剛玉坩堝中，950 °C下煅燒4h，冷卻至室溫，S卩得Ag/Naln02。
[0049]步驟2:按NaBH4和NaOH摩爾比為1:3，即NaBH4的質量為0.038g，Na0H質量為0.12g， 加入12mL乙醇溶劑中，攪拌至完全溶解，配成混合溶液。
[0050]步驟3:取步驟1所得Ag/NaIn〇2前驅體0.3g于12mL乙醇溶劑中，加入1.2g/L氯鉑酸 0.6mL和步驟2所得混合溶液6mL，超聲分散12min，抽濾，乙醇洗滌，最后干燥即得Pt/Ag/ Naln〇2〇
[0051]試驗例1[〇〇52]以氣態甲醛為目標降解物來評價實施例1制備的Pt/Ag/NaIn02光催化材料。具體實施步驟如下:準確稱取0.lg光催化劑(實施例1制備)放入甲醛反應器的表面皿中，蓋上蓋子，采用紅外聲氣體檢測儀(型號:INN0VA air Tech Instruments Model 1412)來檢測氣態甲醛和二氧化碳濃度。首先，一定量38%的甲醛溶液注入紅外聲氣體反應器中，平衡2? 3h，待液態甲醛完全揮發成氣態，甲醛溶度保持在300ppm，打開表面皿蓋子，使光催化劑在室溫下與甲醛氣體進行反應，取樣記錄間隔為2min，記錄反應時間為60min甲醛濃度和二氧化碳濃度。實驗結果見圖3。[〇〇53]由圖3可以看出，在本研究條件下，Pt/Ag/NaIn02光催化劑對甲醛的催化降解達到了理想的效果，經過60min的催化降解，實施例1的光催化劑將濃度為300ppm甲醛降解為 39ppm，其中二氧化碳的濃度增加了358ppm。說明本發明制備的Pt/Ag/NaIn〇2光催化劑在室溫下能夠高效催化降解甲醛。[〇〇54]以上實施方式僅用于說明本發明，而非對本發明的限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行各種組合、 修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種Pt/Ag/NaIn02光催化劑的制備方法，包括如下步驟:以含In化合物、含Na化合物 和含Ag化合物為原料，通過固相燒結法制備Ag/Naln02;再以Ag/Naln02為前驅體，利用含Na 化合物的混合物還原氯鉑酸制得Pt/Ag/NaIn02光催化劑。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括:步驟1:以含In化合物、含Na化合物和含Ag化合物按照摩爾比為1: (1?4): (0.05?0.2) 為原料，通過固相燒結法制備Ag/NaIn〇2;步驟2:將硼氫化鈉和氫氧化鈉的混合物配成濃度為0.1?0.15mol/L的混合溶液；步驟3:以步驟1制得的Ag/NaIn〇2為前軀體于溶劑中，通過步驟2制得的混合溶液還原氯 鉬酸，制得 Pt/Ag/NaIn〇2;其中所述Ag/Naln02與氯鉑酸的質量比為(0 ? 1?0 ? 3): (3 ? 2 X 10—4?7 ? 2 X 10—4);所述氯鉑酸與步驟2所述混合物的質量比為(3.2 X 1(T4?7.2 X 1(T4): (0.078?0.158)。3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述含In化合物、含Na化合物和含 Ag化合物的摩爾比為1:2:0.1;優選地，所述含In化合物選自三氧化二銦、硝酸銦、氯化銦中一種或兩種以上；所述含 Na化合物選自碳酸鈉、醋酸鈉、過氧化鈉中一種或兩種以上;所述含Ag化合物選自氧化銀、 硝酸銀中一種或者兩種。4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟2所述硼氫化鈉和氫氧化鈉摩爾 比為1: (1?3);優選地，步驟2溶劑為乙醇。5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟3所述前驅體Ag/Naln02與所述溶 劑的質量體積比為(〇.1?〇.3g): (8?12mL)。6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟3所述溶劑為乙醇。7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟3所述氯鉑酸濃度為0.8?1.2g/ L〇8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括:步驟1:將所述含In化合物、含Na化合物和含Ag化合物按照摩爾比為1: (1?4): (0.05? 0.2)的比例研磨均勻，壓片，將該混合物于750?950°C，煅燒2?4h，冷卻至室溫，研磨，即得 Ag/NaIn〇2;所述含In化合物選自三氧化二銦、硝酸銦、氯化銦中一種或兩種以上;所述含Na 化合物選自碳酸鈉、醋酸鈉、過氧化鈉中一種或兩種以上;所述含Ag化合物選自氧化銀、硝 酸銀中一種或者兩種；步驟2:將硼氫化鈉和氫氧化鈉按照摩爾比為1:(1?3)混合均勻，加入乙醇中，攪拌溶 解制得濃度為0.1?0.15mol/L混合溶液；步驟3:取步驟1制得的Ag/Naln02 0.1?0.3g于8?12mL的乙醇中，加入濃度為0.8? 1.2g/L氯鉑酸0.4?0.6mL，之后加入步驟2所得混合溶液4?6mL，超聲分散10?15min，抽 濾，乙醇洗滌，干燥，即得Pt/Ag/NaIn02。9.權利要求1-8任一項所述方法制得的Pt/Ag/NaIn02光催化劑。10.權利要求9所述Pt/Ag/NaIn02光催化劑在催化降解甲醛方面的應用。
【文檔編號】B01D53/86GK106000401SQ201610325735
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】王玉堂, 張世英, 張向超, 羅卓
【申請人】長沙學院