本發(fā)明公開(kāi)了一種利用半導(dǎo)體催化劑光熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的方法，該方法設(shè)備條件要求低、操作簡(jiǎn)單和易于實(shí)際應(yīng)用，對(duì)于降解甲醛等大氣有機(jī)污染物具有較高的效率。本發(fā)明屬于治理環(huán)境污染科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，為治理大氣污染提供了一種新型簡(jiǎn)便的方法。

背景技術(shù)：

目前，大氣污染時(shí)時(shí)刻刻危害著人們的健康，隨著生活水平的提高，裝修房子或者購(gòu)入新家具造成的室內(nèi)污染，已經(jīng)得到人們的普遍關(guān)注，室內(nèi)污染最為主要的污染物是甲醛，甲醛具有致毒性?？茖W(xué)研究表明，人們短期吸入甲醛會(huì)引起眼紅、眼癢、咽喉不適等多種不良反應(yīng)，而長(zhǎng)時(shí)間處于甲醛含量超過(guò)30mg/m³的室內(nèi)，會(huì)引發(fā)各種疾病如皮膚病和癌癥。一般情況下甲醛的釋放期較長(zhǎng)，可達(dá)3-10年之久。因此，如何消除室內(nèi)甲醛污染是一項(xiàng)關(guān)乎全人類健康的大問(wèn)題。

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用半導(dǎo)體催化劑光熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的方法。該方法是利用所研制的半導(dǎo)體催化劑在低溫可見(jiàn)光光照條件下光熱催化降解甲醛等大氣中的有機(jī)污染，將其有機(jī)污染轉(zhuǎn)化成無(wú)污染的二氧化碳和水。該方法成本低、效率高、去除徹底，而且條件要求簡(jiǎn)單，對(duì)于治理大氣污染具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體催化劑光熱催化降解甲醛的研究工作未見(jiàn)報(bào)道，該方法將為治理大氣污染開(kāi)辟新的方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公布了一種利用半導(dǎo)體催化劑光熱降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的方法，其發(fā)明內(nèi)容包括以下方面：1.采用溶膠-凝膠法、共沉淀法和水熱法等制備出半導(dǎo)體催化劑。2.建立了利用該催化劑在低溫可見(jiàn)光光照條件下(50～90℃)光熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)方法和光熱催化效率的評(píng)價(jià)方法。3.利用半導(dǎo)體催化劑進(jìn)行光熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：半導(dǎo)體催化劑在低溫(50～90℃)可見(jiàn)光光照條件下對(duì)于甲醛等大氣有機(jī)污染物的光熱催化降解具有較高的效率；實(shí)驗(yàn)方法工藝簡(jiǎn)單、實(shí)施條件要求低，易于操作；而且光熱催化效率的評(píng)價(jià)方法準(zhǔn)確可行。本發(fā)明的具體方法如下：

1.半導(dǎo)體催化劑的制備

采用溶膠-凝膠法、共沉淀法、水熱法等技術(shù)，制備出半導(dǎo)體催化劑。

2.熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物實(shí)驗(yàn)方法和熱催化效率的評(píng)價(jià)方法

熱催化降解甲醛的實(shí)驗(yàn)是在將適量催化劑涂覆在玻璃載玻片的表面(面積為14cm×2cm)，將其放入反應(yīng)器中，然后向熱反應(yīng)器中注入降解物(如，10μL甲醛)，密封后將反應(yīng)器置于恒溫箱中，在室溫下放置30分鐘，使甲醛完全氣化，且在催化劑表面達(dá)到吸附平衡；然后設(shè)定降解溫度(如，65℃)并打開(kāi)氙燈(420nm濾光片)。開(kāi)始計(jì)時(shí)，每隔2小時(shí)抽取的反應(yīng)氣(0.4mL)，利用氣相色譜儀測(cè)定甲醛的剩余濃度和甲醛光熱催化降解后的產(chǎn)物(CO₂)濃度，確定催化劑光熱催化甲醛降解率。在不開(kāi)氙燈或不加溫條件下分別進(jìn)行催化劑的熱降解和光降解對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

為更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例所表示的范圍。

【附圖說(shuō)明】

圖1實(shí)施例1和2中樣品的XRD圖譜；

圖2實(shí)施例1中樣品的光熱催化降解甲醛生成CO₂的活性圖；

圖3實(shí)施例2中樣品的光熱催化降解甲醛生成CO₂的活性圖；

以下結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，并具體說(shuō)明本發(fā)明的熱催化結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】

實(shí)施例1

TiO₂的制備：室溫條件下，1ml濃HCl溶液與40ml無(wú)水乙醇C₂H₅OH混合，在劇烈攪拌下，將12ml鈦酸四丁酯Ti(OC₄H₉)₄緩慢滴加到上述溶液中，形成均相溶液。加入一定量的去離子水(3ml)調(diào)節(jié)PH為3.5左右，持續(xù)攪拌直到形成TiO₂凝膠；室溫下陳化24h，100℃干燥12h，將樣品研磨成粉末后移至坩堝中，450℃高溫煅燒2.5h，得到TiO₂樣品。

實(shí)施例2

CeO₂的制備：室溫下，18ml 5mol/L的NaOH溶液中加入10mmol Ce(NO₃)₃·6H₂O，充分?jǐn)嚢韬笠浦?0ml反應(yīng)釜中150℃水熱2h，去離子水洗三次，離心后80℃干燥10h。將樣品研磨成粉末后500℃煅燒2h，得到CeO₂樣品。

以下對(duì)附圖做簡(jiǎn)要說(shuō)明：

圖1表明分別成功的制備出TiO₂和CeO₂催化劑。

圖2表明純TiO₂的熱催化降解甲醛生成CO₂的活性很低，反應(yīng)8h生成CO₂濃度僅為3.62×10^-6mol·L^-1。在可見(jiàn)光條件下TiO₂降解甲醛實(shí)驗(yàn)進(jìn)行8h后，反應(yīng)器中CO₂濃度為6.98×10^-6mol·L^-1。然而，在光熱條件(同時(shí)光照和加熱)下TiO₂的催化活性明顯提高，生成CO₂的濃度為16.19×10^-6mol·L^-1，是分別是單獨(dú)加熱和單獨(dú)光照下CO₂生成濃度的4.47和2.32倍，且是二者之和的1.6倍。

圖3表明純CeO₂的可見(jiàn)光催化降解甲醛生成CO₂的催化活性較弱活性很低，反應(yīng)8h生成CO₂濃度僅為3.15×10^-6mol·L^-1。在加熱條件下CeO₂降解甲醛實(shí)驗(yàn)進(jìn)行8h后，反應(yīng)器中CO₂濃度為5.48×10^-6mol·L^-1。同時(shí)，在光熱條件(同時(shí)光照和加熱)下CeO₂的催化活性顯著提高，生成CO₂的濃度為15.44×10^-6mol·L^-1，是分別是單獨(dú)光照和單獨(dú)加熱下CO₂生成濃度的4.91和2.82倍，且是二者之和的1.79倍。

從以上實(shí)例中可以看出，與單獨(dú)光照和加熱相比，在光熱條件下樣品的催化降解甲醛生成CO₂的催化活性得到很大的提高。