[发明专利]不同碳材料负载铂光致热催化净化VOCs

说明书

本发明涉及一种具有光致热催化净化VOCs（如甲苯）的不同碳材料负载铂的催化剂及其应用。该催化剂的制备方法包括：（1）将贵金属前驱体的水溶液与不同的碳材料混合；（2）超声分散5~30 min；（3）50~80 ℃温度下搅拌加热5~8 小时；（4）80~120 ℃烘箱中干燥6~8小时；（5）在10~100 mL/min的氢气氛围下，以2~10 ℃/min的速率升至200~400 ℃，保持2~4小时。所述贵金属铂与不同碳材料的质量比为0‑3%。该方法制备的材料能够吸收全光谱，将全波段光谱吸收转化为热能，高效催化净化VOCs。该制备方法原料易得、工艺简单、易于产业化。

技术领域

本发明属于一种催化剂材料及其制备方法和应用，具体涉及一种光催化降解气相挥发性有机物的不同碳材料负载贵金属铂的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会经济不断发展，挥发性有机污染物（Volatile Organic Compounds,VOCs）的排放量正在急剧增大。其主要来源包括室内和室外，室内源主要来自燃煤和天然气等燃烧产物，吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装修材料等；室外源主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等。VOCs不仅对环境造成严重的污染，而且对人体的健康也有巨大的危害。因此，研究一种高效且稳定降解气相VOCs的催化剂，一直是研究者追求的目标。

在研究VOCs处理的进程中，从起初的吸附法，吸收法一直发展到现在热门的光催化法。其中，光催化法能够有效利用太阳能，在室温下反应，将VOCs有效降解为无害的产物，例如CO₂和H₂O，成为一种绿色、环保和经济的处理方法。因此，光催化法的关键在于高性能催化剂的研发。

在全光谱范围中，紫外光区域（<400 nm）仅占5%，而剩下的区域是50%的可见光（400~780 nm）和45%的红外光（>780 nm）。TiO₂光催化剂因经济、无毒、稳定等优点已经被广泛应用。但它的半导体禁带宽度为3.2 eV，只对紫外光区域有响应，无法利用可见光和红外光。因此，如何提高催化材料的光响应范围一直是研究者努力的方向。

Wan-Kuen等（Journal of Hazardous Materials 2009, 164, (1), 360-366.）合成氮掺杂TiO₂；Hu等 (Appl. Catal. B-Environ. 2011, 104, (1-2), 30-36.)制备BiVO₄/TiO₂；Feng等（Journal of Hazardous Materials 2011, 192, (2), 538-544.）合成窄带隙光催化材料BiOBr。这些研究工作将光催化材料的光响应范围扩宽到可见光，但目前对红外光响应光催化材料的研究较少。红外光占太阳光能的45%，开发红外光响应催化材料，对提高太阳能利用率具有重要的意义。

碳材料由于其优异的吸光吸热等物理性能，能够有效地吸收太阳能。因此，开发一种能够利用碳材料优异性能的催化材料高效降解VOCs具有一定的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有有效利用全光谱，吸收光能转化为热能，高效催化净化VOCs（如甲苯等）的催化剂。

本发明的高效的VOCs催化降解材料的制备方法为：

（1）称取定量的铂金属前驱物的水溶液，加入定量的碳材料，混合均匀，得到碳材料和铂金属前驱物水溶液的混合液；

（2）将碳材料和铂金属前驱物水溶液的混合液放置于超声器中，得到分散较好的碳材料和铂金属前驱物水溶液的混合液；

（3）将分散较好的碳材料和铂金属前驱物水溶液的混合液放置于加热式搅拌器上，加热搅拌蒸干；

（4）将装有负载铂粒子的碳材料的烧杯放置于烘箱中，干燥；