專利名稱：光催化消除臭氧的Au/TiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除臭氧的催化劑，尤其是光催化消除臭氧的催化劑。
背景技術(shù)：
臭氧在大氣頂層是有益的物質(zhì)，但是在近地面，強(qiáng)氧化性的臭氧卻對(duì)人類及其生存產(chǎn)生了很大危害。臭氧在現(xiàn)代工業(yè)及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，這使得大量的臭氧廢氣排放到空氣當(dāng)中，我國(guó)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定室內(nèi)允許的臭氧最大濃度應(yīng)低于0.16mg/m3。因此，將廢氣中的臭氧進(jìn)行分解處理，使其分解為無(wú)害的物質(zhì)是非常重要的。
目前常用的臭氧分解方法主要是熱催化法，如中國(guó)專利CN1259398A申請(qǐng)公開(kāi)一種是以MnO2為主、以鎳或銅或鈷的氧化物為助劑的錳催化劑，以活性炭為載體，該催化劑存在使用壽命不夠穩(wěn)定的缺陷。另外中國(guó)專利CN1316300A，CN 1375348A申請(qǐng)公開(kāi)了一種催化劑，該催化劑是將硝酸錳、硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈀等混合的硝酸鹽溶液為前軀體來(lái)制備得到的，上述三個(gè)專利的制備較復(fù)雜，都用于臭氧的熱催化分解，熱催化分解一般在固定反應(yīng)床上進(jìn)行，裝置較復(fù)雜。而且在室內(nèi)臭氧濃度較低，空氣凈化裝置中空氣的流速較大，以上催化劑凈化效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種催化活性高、制備簡(jiǎn)單的光催化消除臭氧的Au/TiO2催化劑的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
光催化消除臭氧的Au/TiO2催化劑，催化劑活性組分是Au，活性載體是TiO2，金、二氧化鈦的質(zhì)量比為1∶100-1∶200活性載體TiO2為粉末，平均粒徑為5-50nm。
載體TiO2的晶型是銳鈦礦、金紅石、板鈦礦或混合晶型。
Au/TiO2催化劑的制備方法為(1)在400-500℃下對(duì)TiO2焙燒預(yù)處理；(2)TiO2分散于水中，調(diào)節(jié)pH值至7-8；(3)將HAuCl4溶液滴加至上述懸浮液中，調(diào)整其pH值至7-8；(4)將(3)所得懸浮液加熱至40-50℃反應(yīng)2-3小時(shí)，過(guò)濾、洗滌、干燥、熱處理即得目標(biāo)產(chǎn)物。
采用Au為活性組分，TiO2為載體，用沉積-沉淀法制備了納米Au/TiO2催化劑中金分散度高，金在載體上的分散度對(duì)其催化活性有非常大的影響，分散度越大，活性組分在載體上不容易聚集，粒徑變小，比表面積增大，催化活性提高，相應(yīng)地也增加了催化劑的壽命，同時(shí)TiO2載體為粉末狀，粒徑在5-50nm，在這個(gè)范圍催化劑分散度大，比表面積大，催化性能好，TiO2超出50nm后，催化劑的催化性能逐步降低，粒徑越大催化劑的催化性能降低得越多；該催化劑是用于光催化消除臭氧，所需的擔(dān)體簡(jiǎn)單，可以使用纖維、無(wú)紡布或粗化后的毛玻璃等，催化劑的用量較少，尤其適合于室內(nèi)空氣凈化裝置中臭氧的消除，并且制備工藝簡(jiǎn)單，成本也大大降低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明較為適合室內(nèi)利用空氣凈化裝置對(duì)氧的消除，將金∶二氧化鈦質(zhì)量比為1∶100的成品催化劑涂覆在無(wú)紡布上，放進(jìn)一空氣凈化器中，置于黑光燈(峰值λ＝365nm，hυ＝3.40eV)的周圍，并將其放置在于一密封的約60m3的房間內(nèi)，室內(nèi)本底臭氧含量為0.04mg/m3。三支殺菌燈(峰值λ＝253.7nm，hυ＝4.89eV)用于產(chǎn)生臭氧，6個(gè)小時(shí)后房間內(nèi)臭氧的濃度約為0.25mg/m3，并且有一股強(qiáng)烈的刺激性氣味。打開(kāi)凈化器中的黑光燈，光照1小時(shí)后，室內(nèi)臭氧的含量降為0.08mg/m3，刺激性氣味基本消除。
具體實(shí)施例方式
以下是本發(fā)明的實(shí)施例，但并非局限于下述各實(shí)施例。
實(shí)施例1，稱量TiO2，1.000g，空氣中400℃焙燒4h，加入10ml H2O，分散均勻。用1M NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝7，逐滴加入1.6m1，6.26mg/ml(Au含量)的HAuCl4溶液。用1M NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝7，適當(dāng)攪拌，40℃下反應(yīng)2h。過(guò)濾，洗滌至無(wú)可檢出Cl-1，真空干燥l5h。最后在空氣中200℃下焙燒4h，即得成品催化劑。得率97.8％。
取25mg該催化劑，配成一定濃度的懸浮水溶液，將表面粗化的1.0×11cm2薄玻璃片浸入到懸浮水溶液中，多次浸涂，干燥即得擔(dān)載了催化劑的玻璃樣片。用扁平式石英管做反應(yīng)器，放入擔(dān)載催化劑的薄玻璃片，兩個(gè)4w的黑光燈(峰值λ＝365nm，hυ＝3.40eV)分別放置在反應(yīng)器的兩側(cè)。用靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法(GB/T15437-1995)測(cè)定臭氧的濃度。
在臭氧濃度為60mg/m3，氣體體積空速為6.0×l05h-1的情況下，O3可完全分解，在400小時(shí)內(nèi)連續(xù)反應(yīng)后，臭氧的光催化消除率為99.3％。
實(shí)施例2，稱量TiO2，1.000g，空氣中470℃焙燒4.5h，加入10ml H2O，分散均勻。用lM NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝7.6，逐滴加入；將0.1g的Au溶解在100ml王水中，取23ml稀釋到100ml，得到4.35mg/ml(Au含量)的HAuCl4溶液，取該溶液2.30ml，滴加到TiO2懸浮液中，用1M NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝7.5，適當(dāng)攪拌，46℃下反應(yīng)2h。過(guò)濾，洗滌至無(wú)可檢出Cl-1，真空干燥20h。最后在空氣中220℃下焙燒4h，即得成品催化劑。得率97.8％。
在實(shí)施例1中消除臭氧的測(cè)試條件下，臭氧的光催化消除率為99.1％。
實(shí)施例3，稱量TiO2，1.000g，空氣中500℃焙燒5h，加入10ml H2O，分散均勻。用1M NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝8，逐滴加入1.2ml，4.28mg/ml(Au含量)的AuCl3溶液。用1M NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝8，適當(dāng)攪拌，50℃下反應(yīng)3h。過(guò)濾，洗滌至無(wú)可檢出Cl-1，真空干燥24h。最后在空氣中250℃下焙燒4h，即得成品催化劑。得率97.7％。
在實(shí)施例1中消除臭氧的測(cè)試條件下，臭氧的光催化消除率為87％。
實(shí)施例4，稱量TiO2，20.000g，空氣中500℃焙燒5h，加入10ml H2O，分散均勻。用1M NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝7，逐滴加入1.2ml，4.28mg/ml(Au含量)的HAuCl4溶液。用1M NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝7，適當(dāng)攪拌，50℃下反應(yīng)2h。過(guò)濾，洗滌至無(wú)可檢出Cl-1，真空干燥20h。最后在空氣中200℃下焙燒4h，即得成品催化劑。得率97.1％。
在實(shí)施例1中消除臭氧的測(cè)試條件下，臭氧的光催化消除率為98.9％。
權(quán)利要求
1.一種光催化消除臭氧的Au/TiO2催化劑，其特征為，催化劑活性組分是Au，活性載體是TiO2，金、二氧化鈦的質(zhì)量比為1∶100-1∶200。
2.如權(quán)利要求1所述的光催化消除臭氧的Au/TiO2催化劑，其特征為，活性載體TiO2為粉末，平均粒徑為5-50nm。
3.如權(quán)利要求2所述的光催化消除臭氧的Au/TiO2催化劑，其特征為，載體TiO2的晶型是銳鈦礦、金紅石、板鈦礦或混合晶型。
4.權(quán)利要求1的Au/TiO2催化劑的制備方法，其特征為，包括以下步驟(1)在400-500℃下對(duì)TiO2焙燒預(yù)處理，(2)TiO2分散于水中，調(diào)節(jié)pH值至7-8；(3)將HAuCl4溶液滴加至(2)懸浮液中，調(diào)整其pH值至7-8；(4)將(3)所得懸浮液加熱至40-50℃反應(yīng)2-3小時(shí)，過(guò)濾、洗滌、干燥、熱處理即得目標(biāo)產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種消除臭氧的催化劑，尤其是光催化消除臭氧的催化劑。催化劑活性組分是Au，活性載體是TiO
文檔編號(hào)B01J37/03GK1990102SQ20051010736
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者楊建軍, 賀攀科, 張敏, 王曉輝, 楊冬梅, 金振聲 申請(qǐng)人:河南大學(xué)