低温降解甲苯的PtCu/TiO2光热催化剂及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及光-热耦合催化剂材料技术领域，具体为低温降解甲苯的PtCu/TiO

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

挥发性有机化合物(VOCs)是造成空气污染的主要成分之一，最常见的VOCs是卤代化合物、醛类、醇类、酮类、芳香族化合物和醚类。大多数的VOCs具有恶臭气味和毒性，直接危害到人体的健康。就甲苯而言，短时间内吸入较高浓度甲苯可出现眼部及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊等症状。长期接触高浓度的甲苯可引起白血病，经常接触甲苯的皮肤可因脱脂变得干燥，出现过敏性湿疹甚至发育毒性。甲苯在人类的生产活动中极为常见，尤其是在装饰材料、装修材料、汽车尾气等环境中，对人类的生活环境造成威胁，因此，催化降解低浓度甲苯对于保护环境和人体健康至关重要。

在现有的技术中，光-热耦合催化降解法是去除甲苯最有效、经济可行的技术之一，纳米二氧化钛是一种低成本、易得、化学稳定的催化剂，适用于多种挥发性有机化合物的去除，在VOCs治理领域表现出突出优势和广泛的应用前景。其中Pt基二氧化钛催化剂在催化氧化挥发性有机化合物方面有较高的活性和稳定性，但贵金属价格昂贵，在使用过程中易发生中毒现象，这使得贵金属在催化技术领域的应用受到限制，因此发展普通廉价过渡金属替代贵金属的催化材料对于实现贵金属催化材料等效减量化具有重要意义。

此外，发明人还发现，现有的光热耦合催化剂降解甲苯需要较高的温度，例如贵金属热催化剂起燃温度高达200℃以上，较高的起燃温度不利于降低能耗。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本公开提供了低温降解甲苯的PtCu/TiO

具体地，本公开的技术方案如下所述：

在本公开的第一方面，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO

在本公开的第二方面，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO

在本公开的第三方面，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO

本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：

(1)、本公开采用的光热催化降解法可以使VOCs在较低温(25-200℃)的操作条件下进行无焰燃烧，有机物质氧化发生在固体催化剂表面，同时产生CO

(2)、PtCu/TiO

(3)、二氧化钛容易制得，性质稳定，有利于大批量生产和保存；通过硼氢化钠一步还原法，将PtCu纳米粒子负载到二氧化钛上，方法简单，操作容易。

(4)、催化剂中金属含量低，成本较低，反应条件低于100℃，操作方便，节约能源，且生产过程中不会产生多余的有害物质，绿色环保，有助于实现工业化生产。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

以下，结合附图来详细说明本公开的实施方案，其中：

图1是实施例4制备的Pt

图2是Pt

图3是Pt

图4是Pt

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开而不用于限制本公开的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

目前，光-热耦合催化降解法存在的问题是去除甲苯的光热催化剂成本较高，并且，燃烧温度较高，转化率较低，为了解决上述问题，本公开提供了一种低温降解甲苯的PtCu/TiO

在本公开的一种实施方式中，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO

PtCu/TiO

进一步地，以催化剂的重量为100％计，TiO

进一步地，TiO

在本公开的一种实施方式中，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO

进一步地，包括：将二氧化钛、H

进一步地，所述二氧化钛的制备方法包括：将钛酸四异丙酯或钛酸四丁酯前驱体加入到去离子水中溶解后烘干得到二氧化钛粉末，然后，将粗二氧化钛粉末置于空气中焙烧。

进一步地，粗二氧化钛在空气中焙烧的温度为500-600℃，反应时间为2-5h。通过在此温度范围内的煅烧处理，能够获得以锐钛矿为主要晶型的二氧化钛，并控制二氧化钛的粒径处于理想范围内。

进一步地，H

在本公开的一种实施方式中，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO

进一步地，催化条件为：光源为全光谱氙灯，工作电流为15A，光强为1.1W·cm

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。

实施例1

(1)将钛酸四异丙酯逐滴加入到去离子水中得到溶液A；

(2)将溶液A超声，静置3天，90℃烘干得到粗二氧化钛粉末；

(3)将粗二氧化钛粉末置于马弗炉中，空气下500℃焙烧2h得到最终二氧化钛粉末；

(4)称取199mg二氧化钛、0.51mL六水氯铂酸溶液(浓度为0.002mol·L

(5)配制1mol/L的硼氢化钠溶液，加入5mL到溶液B中，搅拌2h，离心分离，放入烘箱烘干，得到Pt

实施例2

(1)将钛酸四异丙酯逐滴加入到去离子水中得到溶液A；

(2)将溶液A超声，静置一天，90℃烘干得到粗二氧化钛粉末；

(3)将粗二氧化钛粉末置于马弗炉中，空气下500℃焙烧2h得到最终二氧化钛粉末；

(4)称取199mg二氧化钛、1.03mL六水氯铂酸溶液(浓度为0.002mol·L

(5)配制1mol/L的硼氢化钠溶液，加入5mL到溶液B中，搅拌2h，离心分离，放入烘箱烘干，得到Pt

实施例3

(1)将钛酸四异丙酯逐滴加入到去离子水中得到溶液A；

(2)将溶液A超声，静置一天，90℃烘干得到粗二氧化钛粉末；

(3)将粗二氧化钛粉末置于马弗炉中，空气下500℃焙烧2h得到最终二氧化钛粉末；

(4)称取199mg二氧化钛、1.54mL六水氯铂酸溶液(浓度为0.002mol·L

(5)配制1mol/L的硼氢化钠溶液，加入5mL到溶液B中，搅拌2h，离心分离，放入烘箱烘干，得到Pt

实施例4

(1)将钛酸四异丙酯逐滴加入到去离子水中得到溶液A；

(2)将溶液A超声，静置一天，90℃烘干得到粗二氧化钛粉末；

(3)将粗二氧化钛粉末置于马弗炉中，空气下500℃焙烧2h得到最终二氧化钛粉末；

(4)称取199mg二氧化钛、2.05mL六水氯铂酸溶液(浓度为0.002mol·L

(5)配制1mol/L的硼氢化钠溶液，加入5mL到溶液B中，搅拌2h，离心分离，放入烘箱烘干，得到Pt

实施例5

(1)将钛酸四异丙酯逐滴加入到去离子水中得到溶液A；

(2)将溶液A超声，静置一天，90℃烘干得到粗二氧化钛粉末；

(3)将粗二氧化钛粉末置于马弗炉中，空气下500℃焙烧2h得到最终二氧化钛粉末；

(4)称取199mg二氧化钛、2.56mL六水氯铂酸溶液(浓度为0.002mol·L

(5)配制1mol/L的硼氢化钠溶液，加入5mL到溶液B中，搅拌2h，离心分离，放入烘箱烘干，得到Pt

实施例6

(1)将钛酸四异丙酯逐滴加入到去离子水中得到溶液A；

(2)将溶液A超声，静置一天，90℃烘干得到粗二氧化钛粉末；

(3)将粗二氧化钛粉末置于马弗炉中，空气下500℃焙烧2h得到最终二氧化钛粉末；

(4)称取199mg二氧化钛、7.87mL二水氯化铜溶液(浓度为0.002mol·L

(5)配制1mol/L的硼氢化钠溶液，加入5mL到溶液B中，搅拌2h，离心分离，放入烘箱烘干，得到Cu

光热催化降解甲苯测试：

甲苯降解实验在光热催化微反系统中进行，反应体系为流动体系。催化条件为：光源为全光谱氙灯，工作电流为15A，光强为1.1W·cm

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。