[发明专利]氧化锌/氧化钛复合光催化剂及其制备方法和在光照降解硫化氢中的应用

说明书

本发明公开了一种氧化锌/氧化钛（ZnO/TiOsubgt;2/subgt;）复合光催化剂及其制备方法和在光照条件下降解恶臭味有毒气体硫化氢的方法。催化剂固化的载体为柔性多孔纤维棉，光反应催化剂为高温煅烧处理后的复合ZnO/TiOsubgt;2/subgt;材料。在光催化实验中，将复合ZnO/TiOsubgt;2/subgt;材料固化在柔性多孔纤维棉上，在紫外光光照的条件下内可短时间内完全降解硫化氢且循环处理长时间不失效稳，并将硫化氢以矿化固定为硫酸根离子的方式清除。此光催化剂在各种需要降解硫化氢的空间中有着广阔的应用前景，该降解恶臭味有毒气体硫化氢的方法可带来巨大的潜在经济和社会效应。

技术领域

本发明属于光催化降解污染物技术领域，具体涉及一种氧化锌/氧化钛（ZnO/TiO₂）复合光催化剂及其制备方法和在光照条件下降解恶臭味有毒气体硫化氢中的应用。

背景技术

硫化氢是典型的含硫无机恶臭气体污染物，是许多生产过程中释放的副产品，如酸性气体燃烧、石油炼制、造纸或废水处理等。低浓度的硫化氢可使人流泪、恶心、头痛、胸闷等，高浓度则会使人昏迷、呼吸衰竭甚至导致死亡。同时硫化氢会严重腐蚀制造设施的金属部件，对工业生产造成较大影响。此外H₂S在大气中还可以转化为SO_x等污染物质，H₂S和SO_x会导致酸雨等极端天气的出现，造成生态环境的恶化。硫化氢不仅会腐蚀设备和管路、造成环境污染而且会严重威胁人身安全。H₂S具有很强的毒性，几乎与氰化氢同样剧毒，是一氧化碳毒性的数倍。并且H₂S分布广泛，常见的工作和生活场景中都有它的身影存在，长期工作生活在H₂S存在的环境中会对人体造成不可逆的身体损伤，因此如何有效清除硫化氢是一个急需解决的问题。

传统的处理恶臭气体硫化氢的方法都有一定的限性，近年来很多新的除臭方式应运而生，其中光催化降解硫化氢具有处理效率高、反应条件温和、无二次污染等优点，因此受到越来越多的关注。TiO₂由于具有高化学稳定性、低毒性和低成本等优点，已在诸多领域得到广泛应用，特别是在光催化环境应用领域中的应用。然而，如何提高TiO₂的量子效率仍然是一个主要的挑战，因为大多数光形成的电子和空穴在没有参与氧化还原反应的情况下就进行了复合，这抑制了量子产率。在TiO₂中加入少量ZnO可以使TiO₂的粒径减小，ZnO的加入也抑制了TiO₂从锐钛矿向金红石的相变，从而提高了催化剂的热稳定性。

发明内容

本发明的目的是将复合光催化剂ZnO/TiO₂固化在片状柔性多孔纤维棉上，运用紫外光光照的方法实现对恶臭味有毒气体硫化氢高效绿色的降解处理。本发明条件温和、催化材料片制备简单、处理性能优异，具有广泛的实用价值和应用研究前景。

为实现上述发明目的，本发明是通过如下技术方案实施的：

一种复合光催化剂ZnO/TiO₂的合成，以及此材料在光照下的条件下降解恶臭味有毒气体硫化氢的方法：将复合光催化剂ZnO/TiO₂固化在多孔纤维载体上并放置于内含紫外灯管的净化器装置中，再将净化器装置放置于3m³的密闭环境评价舱内。待环境评价舱恒温恒湿后将硫化氢通入舱内，然后开启净化器装置对硫化氢进行降解。

更为具体的：

一种复合光催化剂ZnO/TiO₂的合成，以及此材料在光照下的条件下降解恶臭味有毒气体硫化氢的方法，具体步骤为：

（1）复合光催化剂ZnO/TiO₂的制备