[发明专利]一种碲催化剂及其在光热催化空气消毒中的应用

说明书

本发明公开了一种碲催化剂及其在光热催化空气消毒中的应用，属于空气净化技术领域。本发明的碲催化剂所述碲催化剂为碳掺杂碲催化剂，暴露晶面为100晶面。本发明的碲催化剂包括碲/花粉碳Te/TRP、碲/氮化碳Te/CN₃或Te纳米线材料，以高能晶面100为主要晶面，催化剂具有较强的催化活性和较好的稳定性，可在近红外光的驱动下，表现出优异的杀菌性能，杀菌率可达99％以上，且不产生消毒副产物，且具备优良的光吸收能力，在近红外光照射条件下实现高效杀菌消毒。

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，更具体地，涉及一种碲催化剂及其在光热催化空气消毒中的应用。

背景技术

生物气溶胶是空气中含有生物来源的碎片和颗粒物的微生物细胞。这些小颗粒会引起传染病、急性毒性反应和过敏，从而影响人体健康。由于近期严重急性呼吸系统疾病的流行，生物气溶胶的防控措施引起了全世界的关注。当前防止空气传播病原体传播的策略包括稀释通风、加压、定向气流、消毒和过滤。然而，稀释通风、加压和定向气流、过滤不会去除和破坏空气中的传染性病原体。然而，在过滤系统运行过程中，污染物会积聚，被截留的微生物会在过滤介质中增殖，导致过滤效率不理想，成本较高，下游空气传播病原体污染。因此，需加入消毒技术来防止空气传播病原体的传播。

传统的空气消毒技术，包括化学喷雾灭活和紫外线(UV)辐照灭活，存在一些棘手的问题，限制了它们的进一步发展和实际应用。例如，大量使用传统化学消毒剂(二氧化氯、环氧乙烷等)非常耗能，在其他空气污染物存在的情况下容易形成有害副产物。紫外线消毒可能是一种有用的方法，但缺乏持续效果，不可避免地导致臭氧污染，抗菌效率低。相比之下，利用太阳能的光催化/光热催化技术可以使细胞失活并分解成二氧化碳、水和其他无机物质，无二次污染，是一种极具潜力的空气消毒技术。然而常规的光催化剂多采用贵金属修饰，价格高昂，限制应用。因此，亟待开发一种高性价比、高活性、高稳定性的可以应用于近红外光催化消毒的光热催化剂，以便光热催化技术大规模应用于空气消毒领域。

现有技术CN110449169A公开了一种半金属材料Te纳米线_石墨烯水凝胶复合材料，利用具有较强光热杀菌活性的Te纳米线和存在一定的杀菌作用的多孔的还原氧化石墨烯复合制备得到Te纳米线/石墨烯水凝胶复合材料，从而提高了光热杀菌效果，并未解决碲催化剂的稳定性问题，且杀菌效果只是针对大肠杆菌和芽孢杆菌。

发明内容

本发明的目的是克服现有光热杀菌碲催化剂的催化活性和稳定性不佳的缺陷和不足，提供一种碲催化剂，通过特定工艺的碳掺杂制备得到碲催化剂，使其暴露出高能晶面100，从而在近红外光的驱动下，能产生更多具有高反应性的活性氧物种(ROS)和热，在ROS和热的协同作用下能够实现气载病原微生物的高效灭活，显著提升了催化剂的活性和稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种碲催化剂在光热催化空气消毒领域中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种碲催化剂，所述碲催化剂为碳掺杂碲催化剂，暴露晶面为100晶面。

本发明的碲催化剂以高能晶面100为暴露晶面，100晶面与101晶面的比值达到3.83，暴露晶面可以使催化剂具有较强的催化活性和较好的稳定性，可在近红外光的驱动下，表现出优异的杀菌性能。且本发明的碲催化剂为碳掺杂碲催化剂，碳材料的光吸收能力非常强，碳掺杂后具有更优异的光热催化效果，且碳材料相对于半金属Te更廉价易得，也易于回收，并可通过再生重复使用，是环境友好型材料。

优选地，所述碳掺杂碲催化剂包括碲/花粉碳Te/TRP、碲/氮化碳Te/CN₃或Te纳米线材料。

在具体实施方式中，优选地，所述碲/花粉碳Te/TRP的制备方法如下：

S1：将油菜花粉RP溶于无水乙醇中，充分溶解至溶液呈现鲜黄色，得到溶液A；