一种Al3+改性的K-OMS-2光催化剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于环境催化技术领域，具体涉及一种Al

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是一类对人体及环境有污染效应的挥发性有机物的统称，甲苯，是典型的VOCs之一，其具有使人体易致癌、致畸与致突变等性质，室内超标的甲苯浓度将严重影响人体健康，因此，保证人体健康，亟需开发经济高效的去除甲苯技术。光催化氧化技术可以在温和条件下实现污染物的完全降解，具有绿色、高效且无二次污染等优点，近年来广受关注，K-OMS-2作为一种常见的过渡金属半导体催化剂，具有经济高效、廉价低毒等优势，在光催化领域具有一定的应用前景。

K-OMS-2是一类常见的二氧化锰(MnO

离子掺杂是一种简易有效的改性手段，其可以有效改善半导体材料的性质，优化材料的本征光电特性、载流子浓度、电荷转移效率以及活性氧物种浓度。目前，K-OMS-2离子掺杂改性主要关注于过渡金属离子或碱(土)金属离子，而对价格较低且地壳中含量丰富的铝(Al)元素却关注较少。本发明首次发现了Al

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的第一技术问题在于提供一种Al

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种Al

进一步的，所述水热反应的温度为160℃，反应时间为4h。

进一步的，所述干燥温度为110℃，干燥时间为12h。

进一步的，所述混合溶液中Al元素与Mn元素的原子比为1：9。

进一步的，所述MnSO

进一步的，所述煅烧温度为300℃，煅烧时间为6h。

进一步的，所述浓硝酸的加入量为3ml。

进一步的，所述方法制备得到的Al

进一步的，所述的Al

进一步的，所述VOCs为甲苯。

有益效果：相比于现有技术，本发明的优点为：

(1)本发明所制备的Al-KM光催化剂，其制备工艺简单，低毒，绿色清洁，有工业化应用的前景，并且该催化材料表现出优异的去除低浓度甲苯性能，在治理室内低浓度挥发性有机污染物方面具有一定的应用价值。

(2)本发明所制备的Al-KM光催化剂，Al

(3)本发明所制备的Al-KM光催化剂可以作为性能优良的光催化剂，掺杂于骨架的Al

(4)本发明引入Al

(5)本发明利用地壳含量丰富的Al元素一步法掺杂K-OMS-2催化剂制备出Al-KM光催化剂，在仅使用光照的条件下，能够实现室内挥发性污染物甲苯的高效绿色降解，技术操作简便，应用场景丰富，可用于室内环境中的污染物消除。

附图说明

图1为本实施例所制样品的XRD谱图；

图2为本实施例所制样品的H

图3为本实施例所制样品的SEM谱图；

图4为本实施例所制样品的光电性质谱图；

图5为本实施例所制样品在全光谱照射下对甲苯氧化性能图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

K-OMS-2纳米棒的制备：将2.48g水合硫酸锰(MnSO

实施例2

Al-KM纳米棒的制备：将2.48g水合硫酸锰(MnSO

图1为本实施例所制样品的XRD谱图，由图可知，金属离子掺杂后复合样品的衍射峰未发生明显偏移，说明外来金属离子的掺杂未对OMS-2的织构性质造成较大影响。而Al-KM在60°～61°处的衍射峰有微小的偏移，这可能是由于Al

图2为本实施例所制样品的H

图3为本实施例所制样品的SEM谱图，由图可知，进行Al掺杂后的样品保持了原有的细长纳米棒结构，但纳米棒的平均长度与分散程度有所减少，掺杂后，Al-KM的比表面积为65.64m

图4为本实施例所制样品的光电性质谱图，图4(a)为所制样品的固体紫外漫反射光谱图(UV-vis DRS)，图4(b)所制样品的PL光谱，图4(c)为所制样品的阻抗谱图(EISNyquist)；由图4(a)可知，Al

实施例3

Al-KM纳米棒对甲苯的催化氧化性能测试：甲苯氧化反应是在全光谱照射下进行的，其中流动气相甲苯浓度为50ppm，相对湿度20％。

其中甲苯的光催化氧化是在圆柱形反应器中进行的，反应器容积为1.5L，模拟光源为300W氙灯。50mg催化剂被均匀平铺在304号不锈钢网上，催化氧化过程中持续通入稳定相对湿度的反应气，反应后的气体流入气相色谱仪进行检测，甲苯转化率的计算方法如下式所示：

式中，[C

图5为本实施例所制样品在全光谱照射下对甲苯氧化性能图，由图可知，在初期，K-OMS-2表现出较高的去除甲苯性能，但稳定性不足。当引入Al

实施例4

Al-KM纳米棒在甲苯吸附中的应用

甲苯吸附是在暗环境下进行的，其中流动气相甲苯的浓度为50ppm，相对湿度20％，在暗吸附过程中，Al-KM显示出对各类物种的强吸附。其中包含于峰中心位于1376、1402和1456cm