本發(fā)明屬于環(huán)境處理，具體涉及一種納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、揮發(fā)性有機(jī)化合物(vocs)的高效治理技術(shù)受到廣泛關(guān)注，主要分為捕集(冷凝、吸收、吸附、膜分離等)和銷毀(熱焚燒、熱催化、等離子體、光催化等)兩種方式，其中銷毀技術(shù)需要首先將空氣中低濃度的vocs氣體進(jìn)行捕獲并富集。吸附法是目前應(yīng)用最為廣泛的vocs捕集技術(shù)，其方法成熟度高、操作過程簡單且經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)低廉。吸附法的技術(shù)核心在于vocs吸附容量高、解吸可控且易于再生的高性能吸附劑的開發(fā)。目前，用于vocs氣體捕集的吸附劑主要為多孔材料，如活性炭、活性碳纖維、硅藻土、介孔二氧化硅、金屬有機(jī)骨架(mofs)以及分子篩等?；钚蕴亢突钚蕴祭w維屬于炭基多孔材料吸附容量大、耐酸堿且成本低廉，然而其豐富的表面基團(tuán)易于與vocs分子發(fā)生化學(xué)吸附或形成穩(wěn)定的氫鍵，解吸/脫附不徹底，且碳基材料不耐高溫導(dǎo)致再生困難；硅藻土水熱穩(wěn)定性差且主要為大孔結(jié)構(gòu)，不利于低濃度下的vocs氣體吸附；介孔二氧化硅受限于自身較大的介孔孔道，對(duì)動(dòng)力學(xué)直徑較小的vocs分子吸附結(jié)合力相對(duì)較弱，富集低濃度vocs氣體能力較差；金屬有機(jī)骨架化合物對(duì)vocs分子具有較高的吸附容量，但其前體制備成本高，目前尚處于基礎(chǔ)研發(fā)階段；分子篩在分子尺寸上高度有序、具有孔徑可調(diào)的微孔孔道，骨架結(jié)構(gòu)豐富，熱穩(wěn)定性好，已廣泛用于工業(yè)上吸附/分離過程，其中分子篩轉(zhuǎn)輪技術(shù)已成功應(yīng)用于工業(yè)排放vocs氣體的吸附捕集，分子篩吸附轉(zhuǎn)輪通常采用無機(jī)纖維紙卷成的蜂窩狀基底型材，將疏水性分子篩涂覆/生長在蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)的通道表面，最后再經(jīng)燒結(jié)制成整體式分子篩吸附轉(zhuǎn)輪，但是其對(duì)vocs的處理主要是吸附作用，其存在易吸附飽而導(dǎo)致吸附效率降低、吸附后脫附、氧化等工藝流程比較復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑及其制備方法與應(yīng)用，該催化劑具有微孔-介孔梯度孔結(jié)構(gòu)，既有吸附作用又有催化作用，先吸附后催化降解，提高對(duì)vocs的吸附效率和處理效果，簡化vocs處理工藝流程。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了一種納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑，所述納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑具有微孔-介孔梯度孔結(jié)構(gòu)，所述納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑由介孔tio2復(fù)合微孔moo3形成異質(zhì)結(jié)moo3/tio2再與ruag納米合金復(fù)合而成。

3、本發(fā)明的第二方面，提供了一種上述的納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4、s1.介孔納米tio2加入ph為1-2的四水合鉬酸銨溶液中，水熱反應(yīng)后，取沉淀物洗滌、烘干、焙燒，得異質(zhì)結(jié)moo3/tio2；

5、s2.異質(zhì)結(jié)moo3/tio2加入到去離子水中，超聲分散均勻，加入rucl3溶液和agno3溶液，調(diào)節(jié)ph值為10.8后滴入kbh4溶液，得反應(yīng)液，所述反應(yīng)液攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完畢后過濾去濾液，得產(chǎn)物，去離子水洗滌產(chǎn)物至濾出液中無氯離子和硫酸根離子，真空干燥，制得納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑。

6、進(jìn)一步的，步驟s1中，所述ph為1.0的四水合鉬酸銨溶液的制備方法為：四水合鉬酸銨固體溶于去離子水中，磁力攪拌至固體完全溶解，接著緩慢滴加4mol/l的硝酸溶液，調(diào)節(jié)ph至1.0。

7、進(jìn)一步的，步驟s2中，所述調(diào)節(jié)ph值為10.8，具體為：采用濃度為1-2mol/l的氨水調(diào)節(jié)ph值。

8、進(jìn)一步的，所述介孔納米tio2的制備方法為：將鈦酸丁酯溶于無水乙醇，加入納米c，攪拌下滴加無水乙醇、冰醋酸和去離子水的混合物，水解形成溶膠后繼續(xù)攪拌，待形成凝膠后靜置2-3天，70-90℃真空干燥8-10h后得到的粉末研磨后在馬弗爐中450-550℃空氣焙燒2-4小時(shí)，制得介孔納米tio2。

9、進(jìn)一步的，鈦酸丁酯、無水乙醇、冰醋酸、去離子水和納米c的摩爾比為1:(20～40):(1～2.5):(2～6):2。

10、進(jìn)一步的，步驟s1中，四水合鉬酸銨溶液中的四水合鉬酸銨與介孔納米tio2的質(zhì)量比為1:(2.4～3.3)。

11、進(jìn)一步的，步驟s1中，四水合鉬酸銨溶液中的四水合鉬酸銨與介孔納米tio2的質(zhì)量比為1:(2.4～3.3)。

12、進(jìn)一步的，步驟s1中，四水合鉬酸銨溶液中的四水合鉬酸銨與介孔納米tio2的質(zhì)量比為(2.45-3.26)。

13、進(jìn)一步的，異質(zhì)結(jié)moo3/tio2中，moo3與tio2的質(zhì)量比為1：(3-4)。

14、進(jìn)一步的，步驟s1中，所述水熱反應(yīng)的溫度為160℃，時(shí)間為5h。

15、進(jìn)一步的，步驟s1中，所述焙燒為350℃焙燒2-3h。

16、進(jìn)一步的，步驟s2中，所述反應(yīng)液中，rucl3和agno3的摩爾比為7:3，1：1或3:7；ruag合金與異質(zhì)結(jié)moo3/tio2的質(zhì)量比為1：(99-19)；kbh4的加入量為rucl3和agno3摩爾數(shù)和的5倍。

17、進(jìn)一步的，步驟s2中，所述攪拌反應(yīng)的時(shí)間為2-6h。

18、本發(fā)明的第三方面，提供了上述的納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑或上述的制備方法制備得到的納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑在去除vocs中的應(yīng)用。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

20、1)ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑中具有介孔結(jié)構(gòu)的納米tio2與具有微孔結(jié)構(gòu)的moo3形成具有微孔-介孔梯度孔結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)，比表面積較大，孔道短，具有較好的vocs吸附性能，提高復(fù)合催化劑對(duì)vocs的吸附效率。

21、2)tio2的帶隙能為3.2ev左右，moo3的帶隙能為2.8ev左右，可誘導(dǎo)降低tio2的能帶間隙，使復(fù)合材料的光吸收擴(kuò)展到更長的波長而獲得更高的可見光催化活性。tio2是一種典型的n型半導(dǎo)體，而moo3屬于p型半導(dǎo)體且導(dǎo)帶和價(jià)帶位置都高于tio2，構(gòu)建p-moo3/n-tio2異質(zhì)結(jié)可以通過阻礙電荷復(fù)合，改善電荷轉(zhuǎn)移過程產(chǎn)生更多的活性氧自由基和·oh，提高催化性能。另外，ruag合金具有良好的導(dǎo)電性，能較好地改變moo3/tio2異質(zhì)結(jié)的d能帶位置和催化劑電子結(jié)構(gòu)，改變復(fù)合催化劑表面的電子云密度，及時(shí)傳質(zhì)催化劑表面電子，使使電子-空穴分離效率提高，產(chǎn)生更多的·oh。其協(xié)同作用，使得納米ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑對(duì)vocs具有較高的可見光催化降解性能。

22、3)實(shí)現(xiàn)吸附催化于一體，催化劑中moo3微孔吸附富集vocs，由于tio2具有介孔結(jié)構(gòu)，微孔結(jié)構(gòu)的moo3與介孔結(jié)構(gòu)的tio2之間的梯度，使moo3微孔吸附的富集vocs迅速傳質(zhì)到tio2表面被ruag/異質(zhì)結(jié)moo3/tio2復(fù)合催化劑催化降解。催化劑既有吸附作用又有催化作用，先吸附后催化降解，提高對(duì)vocs的吸附效率和處理效果，簡化vocs處理工藝流程。