[发明专利]MnOx/g-C3N4复合催化剂及其在光热协同降解气相有机污染物中的应用

说明书

本发明公开了MnO_x/g‑C₃N₄复合催化剂及其在光热协同降解气相有机污染物中的应用。以硝酸锰水溶液和g‑C₃N₄为原料，通过高温煅烧法制备MnO_x/g‑C₃N₄。本发明的催化剂具有显著的光热协同催化作用，相同条件下制备的MnO_x在140℃降解率达最高值28％，而本发明制备的MnO_x/g‑C₃N₄热催化在70℃降解率达到28％，在120℃达到最高值78％，单独的热催化效率大大提升。复合材料在光照作用下，低温段40℃‑80℃的催化速率平均增强了25％，100℃降解率达到78％，120℃达到80％以上，光热协同效果明显。本发明制备方法简单，成本低，对流动性气相有机污染物吸附能力强，降解作用显著。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及通过构建异质结制备新型的光热协同降解流动性气相有机污染物的催化剂。

背景技术

热催化技术与光催化技术在催化领域有各自的优缺点，与光催化技术相比，热催化技术往往催化效率更高，但是需要消耗更多能源。光催化技术环保节能，但是往往催化速率较慢，效率有限。因此，希望能集合光催化技术和热催化技术的优点，制备一种具备光热协同作用的催化剂。另外，目前对于降解气相有机污染物的研究，大多在密闭环境下进行，而在实际生活中，污染物大多是流动性的，所以对流动性气相有机污染物的降解研究更有实际价值。

发明内容

本发明针对热催化技术与光催化技术各自的优缺点，制备了一种新型的可以光热协同降解流动性气相有机污染物的催化剂。该催化剂具有比热催化剂更低的开启温度和更高的催化速率，比光催化剂更高的催化效率。制备方法简单，条件温和，所需设备简单，制备成本低。

本发明采用的技术方案是：MnO_x/g-C₃N₄复合催化剂，制备方法包括如下步骤：

1)取Mn(NO₃)₂水溶液和g-C₃N₄，加入水和乙醇，所得混合溶液超声分散后，磁力搅拌下加热蒸干，所得产物干燥后，研磨得粉末；

2)将步骤1)所得粉末置于马弗炉中，空气环境下，焙烧，得MnO_x/g-C₃N₄复合催化剂。MnOx代表MnO₂和Mn₂O₃的混合物。

优选的，步骤1)中，所述g-C₃N₄的制备方法包括如下步骤：将三聚氰胺置于马弗炉中，空气环境下，于500-550℃焙烧4h。

优选的，步骤1)中，按摩尔比，Mn(NO₃)₂:g-C₃N₄＝5～0.3:1，更优选的，按摩尔比，Mn(NO₃)₂:g-C₃N₄＝3:1。

优选的，步骤1)中，按体积比，水:乙醇＝2:1。

优选的，步骤1)中，所述干燥为，80℃下干燥。

优选的，步骤2)中，将步骤1)所得粉末置于马弗炉中，空气环境下，于300-350℃焙烧4h。

上述的MnO_x/g-C₃N₄复合催化剂在光热协同降解气相有机污染物中的应用。

优选的，所述气相有机污染物为流动性气相有机污染物。