[发明专利]一种三元复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种三元复合光催化材料及其制备方法和应用，所述三元复合光催化材料包括：片状基底和生长在所述片状基底上的二氧化钛颗粒；以及包覆在二氧化钛颗粒上的还原石墨烯。

技术领域

本发明涉及一种三元复合光催化材料，尤其是片状基底/二氧化钛/还原石墨烯三元复合光催化材料及其制备和用于降解挥发性有机物和氮氧化物等的应用，属于光催化技术和大气环境治理领域。

背景技术

伴随着经济的快速发展和工业化生产规模的不断扩大，雾霾天气大面积、高频率反复出现，严重危害人民健康。挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NOx)是形成大气中二次气溶胶(SOA)和臭氧(O₃)的首要前体物，是产生雾霾现象的根本原因之一^[1]。因此，降解VOCs和NOx是减少雾霾生成量、延缓生成时间的有效手段^[2]。大气中典型的高反应活性VOCs包括醛类(如甲醛、乙醛)、苯系物(如甲苯、二甲苯)、烯烃(如乙烯、丙烯)等。在已有的VOCs和NOx降解技术中，利用光能产生强氧化性物质(羟基自由基、超氧自由基)，能同时将VOCs矿化为无污染的水和二氧化碳、NOx氧化为硝酸根去除的光催化技术被认为是一种绿色环保、低能耗、广谱的净化技术，日益受到各界重视^[3]。而光催化材料针对性的结构设计与性能提升是光催化技术高效应用实施关键，是本领域的研究热点，尤其是低浓度、流动相方向^[4-6]。

在众多光催化材料中，二氧化钛(TiO₂)因来源广、廉价无毒、生物相容性好、催化活性高等优点而广泛应用于环境净化领域。但在实际应用中，二氧化钛粉体因易团聚、难分散、光利用率低、电子和空穴复合几率高和吸附能力差等原因导致应用受限^[7-8]。

现有技术文献：

[1].R.Atkinson,Atmospheric chemistry of VOCs and NOx,Atmos.Environ.,34(2000),2063-2101；

[2].Y.Chen,S.R.Tong,J.Wang,C.Peng,M.F.Ge,X.F.Xie,J.Sun,Effect of TitaniumDioxide on Secondary Organic Aerosol Formation,Environ.Sci.Technol.,52(2018),11612-11620；

[3].H.B.Huang,Y.Xu,Q.Y.Feng,D.Y.C.Leung,Low temperature catalyticoxidation of volatile organic compounds:a review,Catal.Sci.Technol.,5(2015)2649-2669；

[4].C.Ooka,H.Yoshida,K.Suzuki,T.Hattori,Effect of surface hydrophobicityof TiO2-pillared clay on adsorption and photocatalysis of gaseous moleculesin air,Appl.Catal.a-Gen.,260(2004)47-53；

[5].K.Shimizu,H.Murayama,A.Nagai,A.Shimada,T.Hatamachi,T.Kodama,Y.Kitayama,Degradation of hydrophobic organic pollutants by titania pillaredfluorine mica as a substrate specific photocatalyst,Appl.Catal.B-Environ.,55(2005)141-148；