本发明涉及降解室内甲醛光催化剂的制备,尤其涉及一种c/mno2二元光催化剂及其制备方法与应用。
背景技术:
1、目前每年都会产生大量的废旧纺织品,我国的废旧纺织品产生量也较大,占城市固体垃圾的比重很高。随着人们生活水平的提高,人均纺织品消费量和相应的废旧纺织品数量也在持续增加,废旧纺织品将会越来越多。这些废旧纺织品的理论回收利用率可达95%,然而,实际回收利用率很低。目前,大量的废旧纺织品主要通过焚烧或掩埋处理,然而,焚烧会产生大量有毒气体,污染大气环境,而掩埋则会使废旧服装上的化学染料释放到土壤中,造成土壤污染进而导致水污染。据研究表明,每使用1kg废旧纺织物,就可降低3.6kg二氧化碳排放量,节约水6000l,减少使用0.3kg化肥和0.2kg农药。从节约资源、保护环境的角度来说,废旧衣物回收再利用,作为一个新型环保课题,具有重要意义。
2、对于大部分人来说,一天超过70%的时间呆在室内,因此家庭、学校、办公室和其他室内空间的室内空气质量成为人们关注的主要健康问题。许多vocs(volatile organiccompounds,挥发性有机化合物)被归类为已知或可能的致癌物、刺激物和有毒物质。这些化合物会刺激眼睛、鼻子和喉咙,引起头痛、恶心和丧失协调能力。长期暴露在vocs超标的环境中会造成严重的肝、肾和中枢神经系统的损害。
3、甲醛广泛存在于家具材料、油漆和粘合剂中,室内大量的甲醛释放已使其成为最受关注的室内污染物之一。甲醛作为挥发性有机化合物的一种,其衍生物对人体的危害也较大,会损伤人体的呼吸系统和免疫系统,使人体产生咳嗽、胸闷等症状,严重者会进一步发展为支气管炎、肺炎和肺气肿等呼吸道疾病,更有甚者引发癌症,因此对室内甲醛的处理显得尤为重要。
4、mno2作为一种窄带隙的半导体,其自然资源丰富、环境友好、氧化能力强且成本低廉,越来越受到人们的关注。层状mno2晶体结构中有丰富的缺陷如锰和氧空位,表面羟基和层间阳离子等,并且这些特点可以使其具有优异的光催化活性。mno2较窄的带隙提高了其对可见光的利用率同时也会使产生的光生载流子快速复合,导致催化活性的降低,无法实际应用。如何充分利用废旧纺织物并对mno2进行改性以提高其在可见光下对污染物的降解效率,以解决室内甲醛污染所带来的危害是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种c/mno2二元光催化剂及其制备方法与应用,以解决mno2在可见光条件下的催化活性较低、氧化能力较弱,无法实际应用于处理甲醛的问题。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,包括如下步骤:
4、1)将纺织品进行无氧煅烧,得到纺织品生物炭;
5、2)将纺织品生物炭与高锰酸钾溶液混合,进行水热反应得到c/mno2二元光催化剂。
6、优选的,所述无氧煅烧的温度为400~800℃;
7、所述无氧煅烧的时间为0~2h,无氧煅烧的时间不为0;
8、升温速率为1~15℃/min。
9、优选的,所述无氧煅烧的气氛包括惰性气体气氛和氮气气氛中的一种或几种。
10、优选的,所述步骤1)中的纺织品生物炭的粒径为≤75μm。
11、优选的,所述步骤2)中纺织品生物炭与高锰酸钾溶液的质量体积比为1g:20~80ml。
12、优选的,所述高锰酸钾溶液的浓度为0.02~1.0mol/l。
13、优选的,所述步骤2)中水热反应的温度为120~150℃,水热反应的时间为5~8h。
14、优选的,所述纺织品包括废旧纺织品。
15、本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的c/mno2二元光催化剂。
16、本发明提供了一种所述c/mno2二元光催化剂在甲醛催化降解中的应用。
17、本发明至少具有如下有益效果:
18、1、本发明提供了一种用于降解室内甲醛的c/mno2二元光催化剂材料和制备方法,对mno2进行修饰和改性,极大增加其对甲醛的降解效率,并且易于回收利用,更利于在环境中的应用;制备的光催化材料能够提高光吸收性,具有光子吸收强、性能稳定、分散性好、无挥发、不溶解、耐热温度高、无毒性等优点;经试验验证,该方法获得的催化剂的催化寿命较长,能够应用于室内甲醛的降解,具有较强的市场应用前景。
19、2、本发明可利用废旧纺织品作为碳源,合成高性能c/mno2二元光催化剂的方法工艺简单、价格低廉、易于推广。
1.一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,其特征在于,所述无氧煅烧的温度为400~800℃;
3.根据权利要求2所述的一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,其特征在于,所述无氧煅烧的气氛包括惰性气体气氛和氮气气氛中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中的纺织品生物炭的粒径≤75μm。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中纺织品生物炭与高锰酸钾溶液的质量体积比为1g:20~80ml。
6.根据权利要求5所述的一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,其特征在于,所述高锰酸钾溶液的浓度为0.02~1.0mol/l。
7.根据权利要求6所述的一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中水热反应的温度为120~150℃,水热反应的时间为5~8h。
8.根据权利要求7所述的一种c/mno2二元光催化剂的制备方法,其特征在于,所述纺织品包括废旧纺织品。
9.权利要求1~8任意一项所述的一种c/mno2二元光催化剂的制备方法制备得到的c/mno2二元光催化剂。
10.权利要求9所述的c/mno2二元光催化剂在甲醛催化降解中的应用。