鈮酸鍶鋇體系光催化劑常溫降解碳?xì)浠衔锏闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈮酸鍶鋇體系光催化劑常溫降解非甲烷總烴(NMHC)技術(shù)，屬于無機(jī)光催化材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部2014年發(fā)布的《中國環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，2014年，全國空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)城市僅占不到一成。造成空氣污染的主要物質(zhì)包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)、硫氧化物和顆粒物(PM)等。在碳?xì)浠衔镏校羌淄榭偀N(NMHC)是一個(gè)重要的組成部分。非甲烷總烴，即除甲烷以外的所有可揮發(fā)的烴類化合物。這一類物質(zhì)有較大的光化學(xué)活性，是形成光化學(xué)煙霧的前體物。NMHC的人為源主要有汽油燃燒、焚燒、溶劑蒸發(fā)、石油蒸發(fā)和運(yùn)輸損耗及廢物提煉，這五類占碳?xì)浠衔锶藶榕欧帕康募s96%。非甲烷總烴包含的種類很多，這些物質(zhì)會(huì)在城市和鄉(xiāng)村大氣中因光化學(xué)反應(yīng)而形成光化學(xué)氧化劑和氣溶膠粒子，對環(huán)境和人類造成危害。非甲烷總烴(NMHC)和氮氧化物(NOx)會(huì)在太陽光的輻射下反應(yīng)生成二次污染物如過氧?；跛猁}(PAN)、二次氣溶膠(SOA)和臭氧(O3)等，而且揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的存在也能導(dǎo)致細(xì)粒子如PM2.5濃度的增加。1955年美國洛杉磯發(fā)生的光化學(xué)煙霧事件造成65歲以上老人死亡400多人，數(shù)以萬計(jì)的人倍受紅眼、喉痛、腦悶等病狀折磨，與此同時(shí)森林、草木、農(nóng)作物業(yè)大面積受害；1970年東京發(fā)生的光化學(xué)煙霧事件是的全城受害6000人。2013年以來，全國霧霾的天氣給人們的日常生活帶來諸多不便，與此同時(shí)帶來的，是呼吸系統(tǒng)疾病、心臟病等發(fā)病率的上升。自然正在不斷提醒著我們，治理大氣中NMHC污染物的任務(wù)已是刻不容緩、迫在眉睫。
[0003]非甲烷總烴具有種類多、濃度低、難吸附等特點(diǎn)，導(dǎo)致其難以被降解。當(dāng)前消除環(huán)境中NMHC的方法主要有物理吸附法、熱催化法、強(qiáng)氧化劑氧化法和光催化法。物理吸附法是采用活性炭和分子篩等對NMHC進(jìn)行吸附，但是吸附量有限，而且在溫度升高的情況下容易脫附。熱催化法熱所需的處理溫度較高，耗能較大。強(qiáng)氧化法采用化學(xué)的方法，通過強(qiáng)氧化劑使碳?xì)錃怏w被轉(zhuǎn)化降解，但氧化劑本身更容易對環(huán)境造成污染。而利用太陽能驅(qū)動(dòng)的光催化方法是在室溫下降解NMHC的有效方案之一。目前國內(nèi)外多采用T12來進(jìn)行光催化凈化NMHC氣體，但是由于1102表面具有較高的電子和空穴復(fù)合率，因而對太陽光的利用率較低，因而開發(fā)能夠有效分離光生載流子的光催化劑具有重大意義。鐵電材料在低于居里溫度時(shí)，具有自發(fā)極化作用。催化劑在光照后產(chǎn)生的載流子將受到自發(fā)極化作用產(chǎn)生微小電場的作用下分離，有效的減少了光生電子和空穴的復(fù)合。迄今為止，鈮酸鍶鋇系列光催化劑在光催化凈化NMHC方面未見到任何形式的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于將鈮酸鍶鋇體系(由以下通式表示:ywt % M-SrxBa1 xNb206,通式中M為Pt、Ag、Au、Pd、Rh、Ru、Fe、Co、N1、Cu元素中的一種，x的取值為0.4彡x彡0.8，I的取值為O < y < 4)光催化劑用于常溫下光催化降解NMHC氣體。
[0005]本發(fā)明提供了一種鈮酸鍶鋇體系光催化劑，其用途在于常溫光催化降解NMHC氣體。
[0006]本發(fā)明提供了上述鈮酸鍶鋇體系光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一，將SrCO3粉末、BaCO 3粉末以及Nb 205粉末按照化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確稱量并混合均勾，各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為:(SrCO3 = BaCO3 = Nb2O5) = η: (10_η): 10，通式中η取值為4 η 8 ；
[0008]步驟二，將步驟一得到的混合物及相應(yīng)比例的KCl粉末放入球磨罐，混合粉末與KCl的物質(zhì)的量之比為1:2，加入10-20mL乙醇后球磨5_18h形成均勻懸濁液，為反應(yīng)原料；
[0009]步驟三，將步驟二得到的懸濁液烘干，研磨后放置于馬弗爐中1173K-1573K煅燒2-8小時(shí)，得到含有熔鹽的SrxBa1 ,Nb2O6 (0.4 ^ x ^ 0.8)粉體。將粉體用二次水及乙醇各清洗3次洗去熔鹽，得到純凈的SrxBa1 ,Nb2O6 (0.4彡x彡0.8)光催化劑，研磨待用。
[0010]步驟四，采用光沉積法在步驟三得到的SrxBa1 xNb206粉體上擔(dān)載貴金屬，其中所擔(dān)載的貴金屬可以為Pt、Ag、Au、Pd、Ru、Fe、Co、N1、Cu元素中的任意一種。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明，所述的ywt % M-SrxBa1加206系列光催化劑的x值優(yōu)選0.8 ；所述的ywt % M-SrxBa1 xNb206系列光催化劑M擔(dān)載量優(yōu)選為:1 % (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。所制備的ywt% M-SrxBa1 xNb206系列光催化劑微觀形貌為棒狀，其長度在4.0-6.0 μπι之間，其寬度在0.40-0.60 μ m之間，其長寬比在9.00?13.00之間，所述復(fù)合光催化劑的比表面積在0.4-3.5m2/g 之間。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，所述NMHC氣體為揮發(fā)性NMHC氣體污染物，優(yōu)選為乙烯、丙烯、丙烷、乙烷。所述光催化降解NMHC氣體的濃度處于200ppm以下，其中NMHC氣體為單一組分NMHC氣體或多種NMHC氣體組成的混合氣。
【附圖說明】
[0013]圖1為SrxBa1 ,Nb2O6 (0.4彡x彡0.8)系列光催化劑的吸收光譜圖。
[0014]圖2為Iwt % Pt-SrxBa1 ,Nb2O6 (0.4彡x彡0.8)系列光催化劑的吸收光譜圖。
[0015]圖3為Iwt % Pt-Sr0.8Ba0.2Nb206光催化劑的掃描電鏡圖。
[0016]圖4為Iwt% Pt-SrxBa1 xNb206 (0.4彡x彡0.8)系列光催化劑在模擬太陽光固定床條件下光催化降解乙烯的數(shù)據(jù)圖。
[0017]圖5為Iwt % Pt-SrasBaa2Nb2O6光催化劑在模擬太陽光固定床條件下光催化降解乙烯穩(wěn)定性測試的數(shù)據(jù)圖。
[0018]圖6為ywt % Pt-SrasBaa2Nb2O6 (O ^ y ^ 4)系列催化劑在模擬太陽光固定床條件下光催化降解乙烯的數(shù)據(jù)圖。
[0019]圖7 Iwt % Pt-SrxBa1 ,Nb2O6 (0.4彡x彡0.8)系列光催化劑在模擬太陽光固定床條件下光催化降解丙烷的數(shù)據(jù)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的技術(shù)方案和效果。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]本實(shí)例提供了一種ywt % M-SrxBa1 xNb206系列光催化劑，其組成如下式表示:SrxBa1 xNb206，其中x的取值為0.4-0.8，y的取值為O。制備方法如下:
[0023]將SrC03、BaCO3, Nb2O5以及KCl按照相應(yīng)的計(jì)量系數(shù)比混合后加乙醇球磨形成均勻懸濁液。將懸濁液烘干后得到混合粉末，而后將其轉(zhuǎn)移到氧化鋁坩禍中，放置到馬弗爐中1373K熱處理3小時(shí)，得到含有熔鹽的SrxBa1 ,Nb2O6(0.4彡x彡0.8)粉體。用二次水及乙醇清洗3次洗去熔鹽，得到純凈的SrxBa1 ,Nb2O6 (0.4彡x彡0.8)光催化劑，研磨待用。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]本實(shí)例提供了一種ywt % M-SrxBa1 xNb206系列光催化劑，其組成如下式表示:ywt% Pt-SrxBa1 xNb206，其中M為Pt，x的取值為0.4-0.8，y的取值為0.5-40制備方法如下:
[0026]分別稱取實(shí)施例1制備的SrxBa1 ,Nb2O6 (0.4 ^ x ^ 0.8)催化劑0.2g，加入150mL20%甲醇溶液，以及對應(yīng)濃度的H2PtCl6光照1h后得到樣品。經(jīng)去離子水與酒精洗滌3