一种宽光谱吸收催化纤维及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种宽光谱吸收催化纤维及其制备方法与应用，所述宽光谱吸收催化纤维包括催化剂载体和吸光材料。所述制备方法包括如下步骤：(1)洗涤液洗涤催化剂载体，烘干备用；(2)混合贵金属盐溶液、碳导热材料、前驱体溶液以及步骤(1)所得烘干后的催化剂载体，搅拌分散后得到催化剂前驱体；(3)将步骤(2)所得催化剂前驱体依次经过加热、离心洗涤以及烘干后得到所述宽光谱吸收催化纤维。本发明专利技术提供的宽光谱吸收催化纤维具有300

【技术实现步骤摘要】
一种宽光谱吸收催化纤维及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光热催化
，涉及一种吸收催化纤维，尤其涉及一种宽光谱吸收催化纤维及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，环境污染问题成为全球关注的主要问题之一，室内装修、油烟排放的挥发性有机气体(VOCs)，以及工业排放到大气中的VOCs引起环境污染、影响人们健康。在众多的环境净化方法中，光催化、电催化等各种环境催化技术备受关注。催化氧化技术是一种较为有效的方法，在催化剂参与下，将挥发性有机气体分解成无毒的二氧化碳和水。相对于传统的热催化氧化技术的高能耗，和光催化净化技术的低效率等问题，开发光热协同净化技术是未来发展的方向。
[0003]光热催化技术是一种环境友好型技术，可以直接利用光转热源降解有机污染物，具有污染少，可循环使用等优点。其中具有宽光谱吸收的催化纤维，一方面能够提高太阳光的利用率，利用催化剂吸收太阳光转变成热，催化分解挥发性有机气体；另一方面，催化纤维可以作为整体式的催化材料，裁剪成不同尺寸大小，相比催化粉体材料，便于工程化光热协同催化分解挥发性有机气体的实际应用。
[0004]CN 112892577A公开了一种可利用近红外光的全光谱吸收的光热协同催化材料及其制备和应用。所述可利用近红外光的全光谱吸收的光热协同催化材料由质量比为1:(1
‑
5)的可利用近红外光的光热材料和可利用紫外光的半导体光催化材料固相机械混合后光沉积具有LSPR效应的能利用可见光的Au纳米颗粒得到；所述可利用近红外光的光热材料为外表面包裹有二氧化硅层的四氧化三铁纳米颗粒。该专利针对太阳能中近红外光利用不足和光催化效率低的现状，公开了一种可利用近红外光的全光谱吸收光热协同催化材料。其主要通过机械混合的方式，组装可以吸收近红外光、紫外光和可见光的三类材料，但是机械混合的方式容易引起不同组分间混合不均匀，导致光热效率偏低的问题；另一方面，粉体催化剂不便于实现催化分解VOCs的应用。
[0005]CN 111569859A公开了一种二氧化铈复合二氧化铬含氧缺陷的光热催化剂及其制备方法与应用。所述二氧化铈复合二氧化铬含氧缺陷的光热催化剂的制备方法包括如下步骤：(1)将铈盐和铬盐加入去离子水中，水浴加热并搅拌保持1
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2h，烘干，得到催化剂前驱体；(2)将前驱体研磨，在惰性气体环境或空气环境下进行煅烧，然后自然冷却，得到二氧化铈复合二氧化铬含氧缺陷的光热催化剂。该专利通过制造二氧化铈与二氧化铬复合界面形成异质结以及引入氧缺陷，提高催化活性。但存在太阳光吸收光谱窄，引起太阳光利用率低的问题。另一方面，粉体催化剂不便于实际催化分解VOCs应用。
[0006]因此，提供一种具有较宽光谱吸收的光热催化剂，提高太阳光利用率，提高催化活性，已经成为本领域亟需解决的问题之一。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种宽光谱吸收催化纤维及其制备方法与应用。本专利技术提供的宽光谱吸收催化纤维具有较宽的吸收光谱，吸光材料原位负载在催化剂载体上形成整体式催化材料，用于光热分解室内和室外VOCs，具有高的催化效率。
[0008]本专利技术所述宽光谱吸收指的是本专利技术提供的催化纤维的光谱吸收范围为300
‑
2400nm。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种宽光谱吸收催化纤维，所述宽光谱吸收催化纤维包括催化剂载体和吸光材料；
[0011]所述吸光材料包括锚定有贵金属纳米颗粒和碳导热材料的Bi2MO6材料；所述Bi2MO6材料中的M为
Ⅵ
B族的元素；
[0012]所述宽光谱吸收催化纤维的吸收光谱范围为300
‑
2400nm。
[0013]本专利技术提供的宽光谱吸收催化纤维具有较宽的吸收光谱，吸光材料原位负载在催化剂载体上形成整体式催化材料，用于光热分解室内和室外VOCs，具有高的催化效率，300W氙灯光照30
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60min可以实现45
‑
96％的VOCs分解，具有较好的应用前景。
[0014]优选地，所述催化剂载体包括硅酸铝纤维和/或莫来石纤维。
[0015]优选地，所述Bi2MO6材料包括Bi2MoO6材料和/或Bi2WO6材料。
[0016]优选地，所述贵金属纳米颗粒包括铂纳米颗粒和/或钯纳米颗粒。
[0017]优选地，所述贵金属纳米颗粒的平均粒径为2
‑
10nm，例如可以是2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述贵金属纳米颗粒占Bi2MO6材料重量的0.5
‑
2wt％，例如可以是0.5wt％、0.7wt％、1.1wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.7wt％、1.9wt％或2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述碳导热材料包括石墨烯量子点和/或碳量子点。
[0020]优选地，所述碳导热材料的平均粒径为2
‑
6nm，例如可以是2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、5.5nm或6nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]本专利技术所述碳导热材料的粒径会影响吸收光谱的吸收范围以及吸光强度，粒径过大会降低吸收光谱的吸收范围和吸光强度。
[0022]优选地，所述碳导热材料占Bi2MO6材料重量的0.1
‑
2.0wt％，例如可以是0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、1.1wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.7wt％、1.9wt％或2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]本专利技术所述碳导热材料比重过大，会致使紫外区吸光强度增大，影响光热转化效率。
[0024]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述宽光谱吸收催化纤维的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0025](1)洗涤液洗涤催化剂载体，烘干备用；
[0026](2)混合贵金属盐溶液、碳导热材料、前驱体溶液以及步骤(1)所得烘干后的催化剂载体，搅拌分散后得到催化剂前驱体；
[0027](3)将步骤(2)所得催化剂前驱体依次经过加热、离心洗涤与烘干后得到所述宽光谱吸收催化纤维。
[0028]本专利技术通过原位水热法将贵金属纳米颗粒和碳基导热材料锚定在Bi2MO6材料上，产生宽光谱吸收，高的光热转换，催化纤维具有高的表面温度，有利于提高光热催化效率。
[0029]优选地，步骤(1)所述洗涤液包括乙醇和/或丙酮。
[0030]优选地，步骤(1)所述烘干温度为40
‑
100℃，例如可以是40℃、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽光谱吸收催化纤维，其特征在于，所述宽光谱吸收催化纤维包括催化剂载体和吸光材料；所述吸光材料包括锚定有贵金属纳米颗粒和碳导热材料的Bi2MO6材料；所述Bi2MO6材料中的M为
Ⅵ
B族的元素；所述宽光谱吸收催化纤维的吸收光谱范围为300
‑
2400nm。2.根据权利要求1所述的宽光谱吸收催化纤维，其特征在于，所述催化剂载体包括硅酸铝纤维和/或莫来石纤维；优选地，所述Bi2MO6材料包括Bi2MoO6材料和/或Bi2WO6材料。3.根据权利要求1或2所述的宽光谱吸收催化纤维，其特征在于，所述贵金属纳米颗粒包括铂纳米颗粒和/或钯纳米颗粒；优选地，所述贵金属纳米颗粒的平均粒径为2
‑
10nm；优选地，所述贵金属纳米颗粒占Bi2MO6材料重量的0.5
‑
2wt％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的宽光谱吸收催化纤维，其特征在于，所述碳导热材料包括石墨烯量子点和/或碳量子点；优选地，所述碳导热材料的平均粒径为2
‑
6nm；优选地，所述碳导热材料占Bi2MO6材料重量的0.1
‑
2.0wt％。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述宽光谱吸收催化纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)洗涤液洗涤催化剂载体，烘干备用；(2)混合贵金属盐溶液、碳导热材料、前驱体溶液以及步骤(1)所得烘干后的催化剂载体，搅拌分散后得到催化剂前驱体；(3)将步骤(2)所得催化剂前驱体依次经过加热、离心洗涤与烘干后，得到所述宽光谱吸收催化纤维。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述洗涤液包括乙醇和/或丙酮；优选地，步骤(1)所述烘干温度为40
‑
100℃；优选地，步骤(1)所述烘干时间为2
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6h。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述催化剂载体包括硅酸铝纤维和/或莫来石纤维；优选地，步骤(2)所述贵金属盐溶液包括氯钯酸、氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈运法，李双德，聂林峰，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：