[发明专利]一种光催化氧化氨气的方法

说明书

本发明提供了一种光催化氧化氨气的方法，属于光催化领域。所述方法包括：采用磷酸银作为催化剂在可见光下催化氧化氨气。本发明提供的方法使用磷酸银作为催化剂，该催化剂在可见光下催化氧化氨气的性能优异，对于氨气的体积浓度为50ppm的待处理含氨气体，在可见光下光催化10min氨气转化率在50％以上，在可见光下光催化75min氨气转化率达75％以上，使得本发明提供的方法大规模应用前景良好。磷酸银作为催化剂其制备所需的原料简单，制备方法容易且可重复性好，这降低了本发明提供的光催化氧化氨气的方法的成本。

技术领域

本发明属于光催化领域，涉及一种光催化氧化氨气的方法。

背景技术

氨气(NH₃)是室内典型的污染物之一，也是大气环境中灰霾形成的重要前驱体，对人体健康具有严重危害。光催化技术是一种目前新型的污染物处理技术，半导体受到能量大于其禁带宽度的光辐照时，半导体价带(VB)中的电子会吸收光子的能量，跃迁到导带(CB)，从而在导带产生电子(e^-)，同时在价带产生空穴(h⁺)，电子与空穴迁移至表面进行氧化还原反应。广泛使用的TiO₂材料在紫外光下具有良好的净化NH₃效果，但是，紫外光危害人体健康并产生二次污染，而目前并没有可见光下光催化氧化NH₃的研究报道。

CN103170321A公开了一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂、制备方法及其用途，所述方法包括如下步骤：(1)将钛的有机化合物、HF溶液以及水混合均匀，得到混合溶液；(2)将混合溶液移入反应釜中，反应；(3)将反应产物洗涤，干燥，得到所述用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂。该方案以HF作为表面结构导向剂，钛的有机化合物作为钛源，使用水热合成的方法制备了暴露(001)晶面的二氧化钛，并与未加HF做结构导向剂的催化剂进行了对比，发现加入HF做结构导向剂的催化剂的催化性能得到了明显的提高，并优于商用催化剂P25的催化性能。但是该方案存在的不足在于，其提供的催化剂只能在紫外光照射的条件下催化氧化氨气，在可见光下催化效果较差。

CN107824181A公开了一种可见光光催化剂的制备方法，该方案称取钛酸四丁酯、乙醇、水合肼、AgNO₃，将钛酸四丁酯分散在乙醇后，加入N₂H₄·H₂O，在冰水浴中超声0.5～1.5h，形成TiO₂前驱体溶胶，转入水热釜中，在超声状态下向水热釜中加入AgNO₃，在160-200℃下，反应6～10h后，得到锐钛矿TiO₂/Ag可见光催化剂。本发明通过N₂H₄·H₂O还原后制取的TiO₂内部形成的氧空位与Ag协同作用，拓宽样品的吸收光谱范围，提高光生载流子的传导速率和分离效率，从而提高可见光催化效率。虽然该方案得到的催化剂实现了可见光下的光催化，但是只能催化有机染料，无法对氨气形成有效的可见光催化净化。

CN107552029A公开了一种疏水性TiO₂可见光催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)辐照改性凹凸棒土溶于水后置于水浴锅中，搅拌加入疏水化试剂，回流状态下反应得到疏水化辐照改性后凹凸棒土，离心取沉淀物，洗涤、烘干研磨，得疏水化辐照改性凹凸棒土粉末；(2)将Al₂(SO₄)₃溶于水中，加入步骤(1)得到的疏水化辐照改性凹凸棒土粉末，得Al³⁺置换的疏水化辐照改性凹凸棒土；(3)将Al³⁺置换的疏水化辐照改性凹凸棒土与钛酸丁酯混合，经水解预处理后作为共前驱体，高温煅烧，反应结束后，冷却得Al³⁺置换的疏水化辐照改性凹凸棒土—TiO₂，即疏水性TiO₂可见光催化剂。但是该方案同样存在着制备方法繁琐，只能可见光催化氧化有机污染物，无法对氨气形成有效的可见光催化净化的问题。