[发明专利]杂原子掺杂碳点光催化降解工业废气

说明书

本发明描述了一种杂原子掺杂碳点光催化降解工业废气，合成能产生大量具有强氧化性自由基的杂原子掺杂碳点X‑CDs，在光照射下，即可与工业废气中的还原性气体发生反应，杂原子掺杂碳点X‑CDs具有廉价，易制备，高光稳定性，催化效率高等优势，具有绿色环保，简单迅速，成本低廉，性质稳定，适合进行大规模工业废气的有效处理。

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及杂原子掺杂碳点(X-CDs)光催化降解工业废气的绿色高效处理方法。

背景技术

工业废气，是指企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体的总称。工业废气包括：二氧化碳、二硫化碳、硫化氢、氟化物、氮氧化物、氯、氯化氢、一氧化碳、硫酸、铅汞、铍化物、烟尘及生产性粉尘，排入大气，会污染空气，这些物质通过不同的途径经过呼吸道进入人的体内，有的直接产生危害，有的还有蓄积作用，会更加严重的危害人的健康，不同物质会有不同影响。另外会造成多种环境影响，包括氮氧化物的污染、臭氧污染、酸沉降、颗粒物污染、富营养化等问题。

工业废气的处理技术有吸收法、吸附法、热破坏法、生物处理法、冷凝法和低温离子技术，但目前都存在一定的缺点，如成本高，效率低，造成二次污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在经济绿色的条件下利用X-CDs光催化大规模快速处理工业废气污染物。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种杂原子掺杂碳点光催化降解工业废气，合成能产生大量具有强氧化性自由基的杂原子掺杂碳点X-CDs，在光照射下，即可与工业废气中的还原性气体发生反应。

进一步地，所述杂原子掺杂碳点X-CDs的杂原子包括非金属元素N，S，F，O，P，Cl，Br，I，B；金属元素Fe，Cu，Al，Mn，Mo，Eu，Gd，Ru，Ti，Mg，Cr，Zn等中的一种或几种。

进一步地，所述杂原子掺杂碳点X-CDs的合成方法包括微波法，水热法，超声法以及热解法等。

进一步地，所述的具有强氧化性自由基包括·OH，O·-，¹O₂，·C或·N。

进一步地，所述的光为波长范围在250～800nm的紫外和可见光。

进一步地，所述的还原性工业废气包括H₂S，SO₂，NH₃，CO₂，NO₂，NO，CO，HCl，CS₂等中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明取得了以下效果：

(1)杂原子掺杂碳点X-CDs具有廉价，易合成，高催化性能，绿色环保等优点，适合于进行大规模工业废气的处理；

(2)合成在光照下产生自由基的杂原子掺杂碳点X-CDs，强氧化性的杂原子掺杂碳点X-CDs与具有还原性的工业废气反应，实现低成本高选择性的处理。

(3)与其他工业废气处理的方法相比，杂原子掺杂碳点X-CDs净化率达到99％以上，而且处理效率高，适合大规模推广应用。

附图说明

图1为实施例中使用杂原子掺杂碳点S-CDs的透射电子显微镜示意图；

图2为实施例中使用杂原子掺杂碳点S-CDs对不同工业废气中一氧化碳气体的选择性示意图；

图3为实施例中使用Fe-CDs对工业废气中硫化氢的反应动力学曲线图；

图4为实施例中Cr-CDs对工业废气中二硫化碳气体选择性的示意图；

图5为实施例中使用P-CDs对工业废气中不同气体的选择性示意图。