[发明专利]一种高效处理三甲胺污染气体的纳米催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种高效处理三甲胺污染气体的纳米催化剂的制备方法及其应用，属于恶臭污染物治理及气相污染控制技术领域。选不锈钢网为导电基底，制备负载有Co‑MoS₂催化剂的导电阴极，与浸在0.5mol/L K₂SO₄电解质溶液的导电金属阳极构成催化反应膜组件，去除反应器中的污染气体。该系统联用光电催化技术，在偏压作用下，光生电荷载流子被驱动到不同方向，有效抑制了电子与空穴的复合，提高了催化剂的催化效率。本发明的效果和益处是合成的Co‑MoS₂复合催化剂分散均匀，呈花瓣状，通过光电化学的协同作用可在短时间内去除三甲胺，达到净化空气的目的。

技术领域

本发明属于恶臭气体治理技术领域，提供了一种高效去除空气中三甲胺恶臭气体的花瓣状Co-MoS₂复合材料，并耦合金属腐蚀产生的偏压电位，构建形成光电耦合催化系统，提高了光催化效率。该催化剂对三甲胺去除率高，效果稳定，且适用污染物浓度较广。

背景技术

众所周知,恶臭污染物是一类特殊有异味的气体,指的是一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质。属于典型的扰民污染,也是当前投诉的焦点污染物。三甲胺是一种无色，有毒，易燃的简单有机胺类气体，会产生令人不快和辛辣的氨气味和鱼腥味。它是生活垃圾处理中的典型恶臭物质，也是国家《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)规定的八大恶臭气体之一，已被列入空气质量监测物质之一。三甲胺气体较难监测而人们的嗅觉对其极为灵敏,因此三甲胺气体带来的恶臭污染问题引起人们的高度关注,对三甲胺污染进行治理具有十分重要的现实意义。

目前，三甲胺治理方法有很多，传统方法包括：物理法(吸附法、掩蔽法、稀释扩散法)、化学法(氧化法、吸收法、燃烧法)、生物法等。但各个方法都有局限，如吸附法需经常更换吸附剂；掩蔽法并没有去除恶臭成分；燃烧法能耗高；生物法养护困难等。在此基础上,利用光化学、电化学等新兴技术已成为研究的热点。而将两种或多种方法联合使用的复合技术,更是当前的主要发展方向。其中，光电催化就是一种复合技术，通过抑制光生电荷载体重组进一步改善光催化活性。光电催化已逐渐发展，然而，将光电催化用于恶臭气体的控制却仍然很少。

二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)是一个新兴的材料家族，具有优异的光电特性和催化性质，在光电器件、能源和催化等领域展示出巨大的应用前景。二硫化钼是TMDCs的典型代表，其具有本征的直接带隙(～1.8eV)和优异的场效应，在传感器、光电探测器等器件应用领域中展示出了巨大的优势。MoS₂因其超薄结构的量子尺寸效应、较大的能带间距、宽响应、高电子迁移率、活性边界多等优点也多被用于光催化环境控制方面。然而在实际应用中，由于实验条件和手段的原因，二硫化钼材料中不可避免会出现缺陷，对其性能有着非常重要的影响。有研究证明，通过复合其他纳米粒子可以去除MoS₂中少量的缺陷，从而增强其光催化性能，使纳米复合材料优于单一的MoS₂。同时，过渡金属的掺杂还可降低MoS₂的电荷转移阻抗，快速的电子传输对于催化剂是至关重要的，因此，这可以很好的提高MoS₂的电催化性能。研究发现掺杂单原子Co时MoS₂平面上Mo原子会形成大量的界面位点，Co-S-Mo活性位点附近的S空位可提高催化剂的活性。

本申请以三甲胺作为处理气体，Co-MoS₂作为催化降解的催化剂，并制成光催化电极，构建光电催化耦合系统，可高效去除三甲胺。为其他恶臭气体及气相污染物的治理提供了思路。

发明内容

本发明在二硫化钼表面上掺杂过渡金属钴合成花瓣状的Co-MoS₂复合催化剂，可以有效地降解三甲胺。在此基础上，将光电化学技术联用，构建光电耦合催化系统，使三甲胺更有效的被去除。

本发明的技术方案：

一种高效处理三甲胺污染气体的纳米催化剂的制备方法，步骤如下：