[发明专利]一种五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用，属于大气保护的光催化材料技术领域。本发明通过溶胶法‑热聚合法制备：1)将氢氧化钛溶解于过氧化氢中得到钛前驱体溶液，将氢氧化铌溶解于过氧化氢中得到铌前驱体溶液；2)将所得钛前驱体溶液和所得铌前驱体溶液混合反应，得到溶胶产物，将所得溶胶产物洗涤后干燥，得到五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂。本发明所述五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂由于材料表面有大量缺陷所以有优异的光催化活性。因此，本发明具有安全、环保、纯度高、无毒无害、具备产业化的特点，制得的五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂能够作为光催化剂在一氧化氮净化领域中的应用。

技术领域

本发明属于大气保护的光催化材料技术领域，涉及一种五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

由于化石燃料的大量燃烧以及汽车尾气的排放，造成空气中氮氧化物(NO_x)含量严重超标，容易导致光化学烟雾以及酸雨的产生严重危害人类生命健康安全。目前治理氮氧化物的方法主要有化学催化还原法以及物理吸附法等，这些方法有一定缺陷，如高温或高压的反应存在一定危险、反应过程中容易引入杂质或造成二次污染，而且不适合对室内污染进行治理。光催化氧化法具有反应条件温和、氧化能力强，无杂质引入、可循环利用且太阳能取之不尽等优点。

TiO₂具有无毒无害、亲水性、高化学稳定性、光催化氧化性强等优点，被广泛应用到光催化领域。Nb₂O₅与TiO₂有相似的性质，因此铌钛二元复合氧化物应具有更高的光催化活性。中国发明专利CN 104773759 A公开了一种一锅法合成掺杂Nb₂O₅的TiO₂纳米粒子方法，采用NbCl₅制备Nb聚合凝胶，再与一定量TiO₂浆料混合研磨，混合充分后空气气氛下500℃热处理。中国发明专利CN 109317133 A公开了一种五氧化二铌/二氧化钛纳米复合光催化剂的微波合成方法，将SDS溶于蒸馏水中，并向溶液中依次加入Ti(SO₄)₂、Nb₂O₅、尿素，溶液混合均匀后放入到微波反应器中。这些方法能耗高且微波对人体有辐射。有研究表明材料含有表面缺陷可以增加材料本身的催化性能，而这些制备Nb-Ti二元复合氧化物结晶性都比较好，因此其催化效果受到了明显影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用，该方法原料便宜、操作简单方便，安全性强、可规模化生产。本发明制得的五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂含有大量缺陷且在一氧化氮净化方面效果突出。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将氢氧化钛溶解于过氧化氢中得到钛前驱体溶液，将氢氧化铌溶解于过氧化氢中得到铌前驱体溶液；2)将所得钛前驱体溶液和所得铌前驱体溶液混合反应，得到溶胶产物，将所得溶胶产物洗涤后干燥，得到五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂。

优选地，步骤1)中，过氧化氢与氢氧化钛的物质的量之比为(10～1):1；步骤1)中，过氧化氢与氢氧化铌的物质的量之比为(10～1):1。

优选地，，步骤2)中，所得钛前驱体溶液和所得铌前驱体溶液的混合比例为：Ti/Nb的物质的量之比为(10～1):(1～8)。

优选地，步骤2)中，反应温度为60～100℃。

优选地，步骤2)中，反应时间为1～4h。