用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒、制备方法及其应用，该光触媒按重量百分比计包括以下原料：钛源0.2%-35%、醇类溶剂64%-99%、水解抑制剂0.005%-0.01%、含金属离子的去离子水0.005%-0.01%、含羟基中强酸5%-50%、含无机分散剂的去离子水1%-5%，该含羟基中强酸内含有SiO2晶种；该光触媒为纳米颗粒透明溶胶液，且其粒径分布在10-30nm之间，表面为球状多孔状分布，比表面积大且平均达300m2/g以上。本发明专利技术该光触媒生产制备条件温和、生产安全风险小、易实现量产、弱光催化净化、稳定性高，重点针对目前成熟光触媒产品制备条件苛刻、太阳光利用率低、空气净化降解效率低、基材表观影响大、施工不便等问题加以解决。

【技术实现步骤摘要】
用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒、制备方法及其应用
本专利技术涉及光触媒
，尤其涉及一种用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒、制备方法及其应用。
技术介绍
当前环境污染问题凸显，尤其是雾霾的大面积出现严重威胁到人类的生存环境，环境空气治理刻不容缓。光触媒作为一种适合空气净化的新兴环保材料，得到越来越广泛的研究。但现有技术多为实验室研发产品，且以紫外光或可见光为能量激发源，应用方面以水体污染物治理为主，实际用于气体污染物降解的产品几乎空白，尤其是空气中含有大量的氮氧化物，是形成雾霾的一类小分子气体。氮氧化物包括多种化合物，如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(N0)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N203)、四氧化二氮(N204)和五氧化二氮(N205)等，氮氧化物都具有不同程度的毒性，其可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响，对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变，会对人体造成严重的危害；因此，环境中氮氧化物的治理刻不容缓。此外，现有的光触媒产品大都为粉体和不透明或半透明的悬浮液，不仅影响到基材表观，而且目前成熟光触媒产品存在制备条件苛刻、太阳光利用率低、空气净化降解效率低、不利于制造、存储和施工等问题加以解决。专利CN101486867A采用纳米二氧化钛、纳米磷酸钛、纳米二氧化硅、纳米负离子粉配合其他建筑涂料用乳液、消泡剂、偶联剂、分散剂及增稠剂、水等组成建筑涂料，用于消除室内甲醛、TVOC、苯、氨等空气污染气体。该法复配使用的增稠剂、消泡剂及偶联剂等材料均含有一定量的有机成分，对环境是否造成二次污染值得商榷，也不适合在一些透明度要求高的场合使用。专利CN102029168A公开了一种纳米焦磷酸氧钛光触媒的制备方法。该专利产品呈白色粉状固体，主要针对有机污染物废水净化领域的应用，运用于空气领域的净化尚需解决负载、成膜等关键问题。日本特开平2004-180195A以四氯化钛为钛源，制备了具有一维结构的非晶态磷酸钛光触媒，无色透明，用于空气中硫化物、氮氧化物及VOC等污染物的降解净化，也可作为抗菌、抑菌材料使用。该产品对实际使用的喷洒工艺要求高，喷涂一旦出现流挂，成膜后极易形成白色浊斑并粉化脱落，极大的影响基材表观。因此现有的成熟光触媒产品存在以下缺陷：现有的纳米二氧化钛分散液缺点：1）催化降解目标多数瞄准水体污染物，而非空气中的污染源；2）采取“被动接触降解”模式，光强依赖性大，“有光工作，无光停工”，弱光条件几乎没有降解效果，整体净化效果低；3）生产设备及条件要求苛刻，成本高，效率低，产业化困难；4）多数经过高温烧结工艺，粉末化产品形态极大地限制其应用领域和范围；5）负载成型工艺复杂，成膜附着力不高，易粉化脱落，无法达到基材表观要求，成分中不免存在有机物质，存在二次污染风险。
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种常温制备、弱光催化净化、稳定性高及施工简单的用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒、制备方法及其应用。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒，按重量百分比计包括以下原料：钛源0.2%-35%、醇类溶剂64%-99%、水解抑制剂0.005%-0.01%、含金属离子的去离子水0.005%-0.01%、含羟基中强酸5%-50%、含无机分散剂的去离子水1%-5%，该含羟基中强酸内含有SiO2晶种；该光触媒为纳米颗粒透明溶胶液，且其粒径分布在10-30nm之间，表面为球状多孔状分布，比表面积大且平均达300m2/g以上。其中，该光触媒按重量百分比计包括以下原料：钛源0.2%-10%、醇类溶剂64%-80%、水解抑制剂0.005%-0.007%、含金属离子的去离子水0.005%-0.001%、含羟基中强酸5%-20%、含无机分散剂的去离子水1%-2%。其中，该光触媒按重量百分比计包括以下原料：钛源10%、醇类溶剂70%、水解抑制剂0.005%、含金属离子的去离子水0.005%、含羟基中强酸18%、含无机分散剂的去离子水1.99%。为实现上述目的，本专利技术还提供一种用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将0.2%-35%的钛源与64%-99%的醇类溶剂混合，形成混合液；步骤2，将0.005%-0.01%的水解抑制剂加入混合液中，进行剧烈的搅拌并同步缓慢的滴入0.005%-0.01%的含金属离子的去离子水后形成溶胶；步骤3，停止搅拌该溶胶并陈化形成透明淡蓝色凝胶；步骤4，在常温条件下将含有SiO2晶种的5%-50%的含羟基中强酸缓慢的加入凝胶中，并进行解胶和反应后，得透明溶液；步骤5，将透明溶液加入到含有1%-5%的含无机分散剂去离子水中，并搅拌均匀后得到浓缩液；步骤6，在浓缩液中加入碱液进行pH调节，调节范围在2-9之间，且稀释后得到纳米颗粒透明溶胶液，其粒径分布在10-30nm之间，表面为球状多孔状分布，比表面积大且平均达300m2/g以上。其中，所述钛源为钛酸正丁酯、四氯化钛、三氯化钛、硫酸氧钛或钛酸乙酯中的任意一种；醇类溶剂中含碳数量1-4个，且为无水乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇或异丁醇中的任意一种。其中，所述含金属离子的去离子水中的金属离子为铋离子、铬离子、钙离子、钠离子、钾离子中的任意一种。其中，所述含羟基中强酸为草酸、硼酸、稀硝酸、磷酸、甲酸中的任意一种。其中，所述无机分散剂为六偏磷酸钠、聚羟基钠、钙碳酸盐、镁钙碳酸盐中的任意一种；所述水解抑制剂为冰酸酯、乙酰丙酮、浓盐酸中的任意一种。、其中，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、浓氨水中的任意一种。。为实现上述目的，本专利技术还提供一种纳米球状多孔弱光光触媒的应用，由上述制备方法得到的纳米球状多孔弱光光触媒在降解氮氧化物中的应用。与现有技术相比，本专利技术提供的用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒、制备方法及其应用，本专利技术具有以下有益效果：1）本专利技术的光触媒为纳米颗粒透明溶胶液，可长期储存不产生沉淀，施工便利，且成膜附着力好，成膜硬度高，不会粉化脱落，无色透明，能保持基材表观本色，适合在各类基材表面施工作业，使用范围扩大；2）该光触媒的表面为球状多孔状分布，比表面积大且平均达300m2/g以上，使得该光触媒具有大平均比表面积，由于强烈的吸附效果，造成污染物局部浓度梯度的形成，加速光触媒与污染物的接触频率，实现材料的主动净化；且极大的比表面积，改变传统光触媒的“被动接触降解”模式，采用“主动+被动”两种模式相结合的工作方式，实现全天候净化降解，提升效率；3）该组分中全是无机纳米组分，环境友好，无二次污染，可及时对空气中的氮氧化物进行降解，且降解率随着该光触媒浓度的增大而变大；4）以溶胶、凝胶并以含羟基中强酸进行解胶、稀释工艺为合成要点，实现产品的常温生产和直接应用；5）在制作工艺中采用含金属离子的去离子水，实现了金属离子的参杂，自然可见光利用率提升，弱光条件下降解效果明显；6）在制备方法中可根据场合的需要选择浓度和PH值，实现了酸碱度及pH值可调，可摆脱使用场合的限制；7）该光触媒生产制备条件温和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒，其特征在于，按重量百分比计包括以下原料：钛源0.2%‑35%、醇类溶剂64%‑99%、水解抑制剂0.005%‑0.01%、含金属离子的去离子水0.005%‑0.01%、含羟基中强酸5%‑50%、含无机分散剂的去离子水1%‑5%，该含羟基中强酸内含有SiO2晶种；该光触媒为纳米颗粒透明溶胶液，且其粒径分布在10‑30nm之间，表面为球状多孔状分布，比表面积大且平均达300m2/g以上。

【技术特征摘要】
1.一种用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒，其特征在于，按重量百分比计包括以下原料：钛源0.2%-35%、醇类溶剂64%-99%、水解抑制剂0.005%-0.01%、含金属离子的去离子水0.005%-0.01%、含羟基中强酸5%-50%、含无机分散剂的去离子水1%-5%，该含羟基中强酸内含有SiO2晶种；该光触媒为纳米颗粒透明溶胶液，且其粒径分布在10-30nm之间，表面为球状多孔状分布，比表面积大且平均达300m2/g以上；所述含金属离子的去离子水中的金属离子为铋离子、铬离子、钙离子、钠离子、钾离子中的任意一种，所述含羟基中强酸为草酸、硼酸、稀硝酸、磷酸、甲酸中的任意一种。2.根据权利要求1所述的用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒，其特征在于，该光触媒按重量百分比计包括以下原料：钛源0.2%-10%、醇类溶剂64%-80%、水解抑制剂0.005%-0.007%、含金属离子的去离子水0.005%-0.01%、含羟基中强酸5%-20%、含无机分散剂的去离子水1%-2%；所述含金属离子的去离子水中的金属离子为铋离子、铬离子、钙离子、钠离子、钾离子中的任意一种，所述含羟基中强酸为草酸、硼酸、稀硝酸、磷酸、甲酸中的任意一种。3.根据权利要求2所述的用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒，其特征在于，该光触媒按重量百分比计包括以下原料：钛源10%、醇类溶剂70%、水解抑制剂0.005%、含金属离子的去离子水0.005%、含羟基中强酸18%、含无机分散剂的去离子水1.99%；所述含金属离子的去离子水中的金属离子为铋离子、铬离子、钙离子、钠离子、钾离子中的任意一种，所述含羟基中强酸为草酸、硼酸、稀硝酸、磷酸、甲酸中的任意一种。4.一种用于降解氮氧化物的纳米球状多孔弱光光触媒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将0.2%...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳市天得一环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44