[发明专利]具有光热协同作用的铂/半导体氧化物催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能降解气相挥发性有机污染物的催化剂的制备方法。

背景技术

目前，挥发性有机物气体(如：甲醛、苯、甲苯、二甲苯等)是室内空气污染物和行业空气污染(如化工、制药、印染、皮革等行业)的主要成分，它们对人类健康产生不良影响甚至导致严重后果，是影响公共环境卫生安全的重要方面，也是很多职业病的产生根源，因此，开发一种高效、稳定的降解气相挥发性有机污染物的催化剂，一直是环境治理中的难点。

在过去的几十年中，人们研究了大量的治理方案，从过去的吸附法，生物法一直发展到最近的光催化技术。研究证明，以半导体氧化物为催化剂，利用光催化氧化降解处水中有机污染物特别是染料废水是一个很有效的方法，其中TiO₂催化剂由于其高活性、稳定性、价廉和无毒等特性成为处理水中有机污染物的一项重要技术。近年来，各界学者都致力于采用光催化技术去降解气相挥发性有机污染物。中国发明CN02112266.0中采用浆料浸渍、凝胶-溶胶工艺将TiO₂纳米粒子或薄膜负载于金属丝网上，将其与紫外灯组成催化反应器，可将封闭仓内的甲醛、苯系列等有害气体消除，其去除率大于80％。中国发明CN01134335.4利用磁控溅射在玻璃、金属、陶瓷等载体上形成TiO₂光催化薄膜，这种薄膜可以有效地光催化降解有害气体如甲醛、苯酚等。Zhang等(Qiancheng Zhang，Fengbao Zhang et al.ChinaEnvironmental Science 2003，23(6)：661～664.)在一个循环式光反应系统中研究了了苯的气相光催化降解。尽管光催化技术在气相苯催化降解的应用中取得了一定的成效，但是TiO₂光催化剂在光催化过程中快速失活却是一个难以克服的问题，其主要原因是在反应过程中产生的中间产物沉积在催化剂表面会降低其活性，使得光催化剂快速失活而无法循环使用。如何解决光催化剂的快速失活，延长光催化剂的寿命，同时提高其活性成为亟待解决的问题。

为了解决气相光催化反应中光催化剂失活问题，并进一步提高苯的光催化氧化活性，人们进行了大量的实验研究。研究表明在光催化氧化中加入臭氧可以明显提高苯和甲苯的光催化降解催化活性(J.Jeong，K.Sekiguchi，W.Lee，K.Sakamoto，J.Photochem.Photobio.A2005，169，279.；Yu K P，Grace W M.Appl.Catal.B，2007，75(1-2)，29-38.)，但是臭氧同样也是一种污染物，必须有后处理设备除去多余的臭氧，才能达到有效的污染治理。还有研究发明了以等离子体作为光源替代传统的紫外光源而设计出的等离子驱动光催化系统(B.Y.Lee，S.H.Park，S.C.Lee，M.Kang，S.J.Choung，Catal.Today，2004，93-95，769.)，这种方法能有效地提高苯的催化降解活性，同时还能抑制TiO₂表面中间产物的形成，但是这种装置设备比较贵，难以实现大规模的产业化。因此开发一种有效且价廉的挥发性有机污染物降解处理方法已经成为环境净化领域的一大难题。中国发明发明(200910272895.3)中发明了一种具有光热协同作用的半导体氧化物催化剂的制备方法，该方法将半导体氧化物催化剂涂于紫外灯表面，充分利用紫外灯表面所散发出的热量和光能，实现了气相挥发性有机污染物的高效光热协同催化净化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光热协同作用的铂/半导体氧化物催化剂的制备方法，该制备方法工艺简单、易于工业化，该方法制备的铂/半导体氧化物催化剂能高效光热协同催化降解气相挥发性有机污染物，且催化稳定性优良。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：具有光热协同作用的铂/半导体氧化物催化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按半导体氧化物与溶剂的配比为(0.1～2)g∶(10～40)mL，选取半导体氧化物和溶剂，将半导体氧化物加入到溶剂中，混合均匀，得到半导体氧化物的悬浊液；

2)将装有半导体氧化物的悬浊液的烧杯放置于超声器中，超声处理1～2小时，得到超声好的半导体氧化物的悬浊液；

3)按半导体氧化物与氯铂酸水溶液的配比为(0.1～2)g∶(0.6～10)mL，选取氯铂酸水溶液；将氯铂酸水溶液加到超声好的半导体氧化物的悬浊液中，在暗处搅拌5～15min，然后在光照下搅拌5～15min，得到氯铂酸和半导体氧化物的悬浊液；