可見光光催化的甲醛凈化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種凈化劑及其制備方法，特別涉及一種可見光光催化的甲醛凈化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高和室內(nèi)裝飾材料的多樣化，室內(nèi)空氣污染也愈演愈烈。作為室內(nèi)空氣污染的重要因素之一，甲醛可造成呼吸道、咽喉等器官急、慢性中毒，降低肌體免疫功能，引起神經(jīng)衰弱，記憶力減退。世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)布的153號“甲醛致癌”公報(bào)指出，甲醛不但能導(dǎo)致鼻腔癌和鼻竇癌，有強(qiáng)烈但尚不充分的證據(jù)表明還能引起白血病。室內(nèi)甲醛來源于室內(nèi)裝修或家具中使用的材料，如膠合板、化纖地毯、壁紙、細(xì)木工板、油漆、中密度纖維板、刨花板、貼墻布、涂料、粘合劑等均不同程度地含有甲醛或可分解為甲醛的化學(xué)物質(zhì)。這些殘留的或分解出來的甲醛會逐漸向周圍環(huán)境中釋放，最長釋放期可達(dá)十幾年。凈化室內(nèi)空氣中的甲醛已經(jīng)成為亟待解決的重要問題。
[0003]當(dāng)前甲醛凈化劑的原理，多采用吸附法、化學(xué)去除法、光催化降解法等。目前，利用吸附法的甲醛凈化劑，多以活性炭、改性爐渣等大比表面積的材料為主，物理吸附甲醛。利用化學(xué)去除法的室內(nèi)甲醛凈化劑，多以氨類衍生物，多酚類衍生物(如葡萄多酚、賴氨酸)為主要成分，與甲醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成其他物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)凈化甲醛的目的。光催化降解法是利用具有半導(dǎo)體能帶的材料利用光的能量，將有機(jī)物和部分無機(jī)物分解為二氧化碳和水的現(xiàn)象。與吸附法、化學(xué)去除法等相比，由于具有持續(xù)功效，降解甲醛后不會產(chǎn)生二次污染，且對環(huán)境和人的健康無害等特點(diǎn)，光催化降解法的甲醛凈化劑開發(fā)收到越來越多的關(guān)注。
[0004]光催化劑是光催化降解的核心。目前，在甲醛凈化領(lǐng)域研宄和應(yīng)用最多的光催化劑是二氧化鈦。但由于T12最大吸收光的波長為387.5nm，即T1 2只能有效吸收可將光中的紫外光部分(在太陽光中僅占4% )，因此T12類甲醛凈化劑無法高效利用可見光，這使得其凈化甲醛的效率也較低。雖然通過化學(xué)吸附或物理吸附光活性化合物(如赤蘚紅B、硫堇和過渡金屬氧化物)于T12表面等手段，可擴(kuò)大其激發(fā)波長范圍，但是效果卻不盡理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提出一種可見光光催化的甲醛凈化劑及其制備方法，將釩酸鉍與二氧化鈦相結(jié)合，通過二者的協(xié)同效應(yīng)，在可見光和紫外光的范圍內(nèi)都能有效降解甲醛，從而得到更高的甲醛凈化效率，從而更加適于實(shí)用。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明提出的一種可見光光催化的甲醛凈化劑，其包括釩酸鉍和二氧化鈦，釩酸鉍與T12的質(zhì)量比為(0.6:100?0.67:100)。較佳的，所述的釩酸鉍的晶相為單斜相。
[0007]進(jìn)一步的，上述的可見光催化的甲醛凈化劑，所述的釩酸鉍通過以下步驟制備:將鉍鹽與螯合劑溶解于酸中得到第一溶液；
[0008]將可溶性的釩酸鹽溶解于堿性溶液中得到第二溶液；將第二溶液加入到第一溶液中，調(diào)節(jié)Ph值至酸性，得到黃色懸濁液；將所述的黃色懸濁液進(jìn)行水熱處理，然后進(jìn)行固液分離，對固態(tài)物質(zhì)進(jìn)行洗滌、干燥得到粉末狀釩酸鉍。
[0009]進(jìn)一步的，上述的可見光催化的甲醛凈化劑，還包括:將所述的粉末狀釩酸鉍與增稠劑、表面活性劑混合，并調(diào)節(jié)PH值為酸性或中性，得到釩酸鉍預(yù)分散體；將所述的二氧化鈦加入到上述的預(yù)分散體中，使所述的釩酸鉍加載于二氧化鈦中。所述的釩酸鹽為硝酸鉍，所述的螯合劑為EDTA，所述的釩酸鹽為釩酸銨；所述的水熱處理為在密封條件下，在160-200°C下保持10-20小時(shí)。所述的釩酸鉍在模擬羅丹明B降解效率實(shí)驗(yàn)中，其90min后羅丹明B的降解效率超過95%。
[0010]本發(fā)明還提出一種可見光光催化的甲醛凈化劑的制備方法，其包括以下步驟:
[0011]將鉍鹽與螯合劑溶解于酸中得到第一溶液；
[0012]將可溶性的釩酸鹽溶解于堿性溶液中得到第二溶液；
[0013]將第二溶液加入到第一溶液中，調(diào)節(jié)pH值至酸性，得到黃色懸濁液；
[0014]將所述的黃色懸濁液進(jìn)行水熱處理，然后進(jìn)行固液分離，對固態(tài)物質(zhì)進(jìn)行洗滌、干燥得到粉末狀釩酸鉍；
[0015]將所述的粉末狀釩酸鉍與增稠劑、表面活性劑混合，并調(diào)節(jié)pH值為酸性或中性，得到釩酸鉍預(yù)分散體；
[0016]將二氧化鈦加入到上述的預(yù)分散體中，使所述的釩酸鉍加載于二氧化鈦中，得到所述的可見光光催化的甲醛凈化劑。
[0017]進(jìn)一步的，所述的第一溶液是:將Bi (NO3)3.5Η20和EDTA在磁力攪拌的條件下依次溶解于2Μ的HNO3溶液中，其中EDTA與Bi的摩爾比為0.2:1 ;所述的第二溶液是JfNH4VO3在磁力攪拌的條件下溶解于2Μ的KOH中；將將第二溶液加入到第一溶液中并調(diào)節(jié)pH = 4，得到黃色懸濁液。
[0018]進(jìn)一步的，所述的預(yù)分散體為，將粉末狀釩酸鉍加入去離子水中，進(jìn)行超聲分散后，依次加入羥乙基纖維素和的十二烷基苯磺酸鈉，并調(diào)節(jié)PH = 7，得到預(yù)分散體，其中，釩酸鉍與去離子水質(zhì)量比為0.001-0.01%，羥乙基纖維素與去離子水的質(zhì)量比為0.1-0.4%，十二烷基苯磺酸鈉與去離子水的質(zhì)量比為0.02-0.1%。以質(zhì)量百分含量計(jì)，所述的預(yù)分散體占可見光光催化的甲醛凈化劑總質(zhì)量的25-75%，釩酸鉍與T12的質(zhì)量比為(0.6:100 ?0.67:100)。
[0019]本發(fā)明的可見光光催化的甲醛凈化劑及其制備方法，至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]由于釩酸鉍(BiV04，BV0)的最大吸收光的波長約為520nm (2.39ev)，可較1102更廣泛、有效地吸收可見光，因此，本發(fā)明將BVO復(fù)合到現(xiàn)有1102類甲醛凈化劑中，其大大提高其凈化甲醛效率，形成更大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0021]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
【附圖說明】
[0022]圖1是實(shí)例I中BVO粉體的XRD圖譜與標(biāo)準(zhǔn)BiV04圖譜對比(JCPDS卡片號:14-688)
[0023]圖2是實(shí)例2中粉體的XRD圖譜與標(biāo)準(zhǔn)8”04圖譜對比(JCPDS卡片號:14-688)
[0024]圖3是粉體模擬污染物(RhB)降解效率對比圖；圖中(a)空白，(b)實(shí)例I樣品，(c)實(shí)例2樣品。
[0025]圖4是不同BVO與二氧化鈦質(zhì)量比例對甲醛凈化效率的影響圖；圖中(a)0%，(b)0.6:100, (c)0.67:100。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的【具體實(shí)施方式】、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0027]實(shí)施例1
[0028]本發(fā)明實(shí)施例1提供一種可見光光催化的甲醛凈化劑的制備方法，其包括以下步驟:
[0029]粉末狀釩酸鉍的制備:
[0030]將鉍鹽與螯合劑溶解于酸中得到第一溶液；將可溶性的釩酸鹽溶解于堿性溶液中得到第二溶液；將第二溶液加入到第一溶液中，調(diào)節(jié)Ph值至酸性，得到黃色懸濁液；將所述的黃色懸濁液進(jìn)行水熱處理，然后進(jìn)行固液分離，對固態(tài)物質(zhì)進(jìn)行洗滌、干燥得到粉末狀釩酸鉍。進(jìn)一步的，所述的第一溶液是:將Bi (NO3) 3.5Η20和EDTA在磁力攪拌的條件下依次溶解于2Μ的HNO3溶液中，其中EDTA與Bi的摩爾比為0.2:1 ;所述的第二溶液是JfNH4VO3在磁力攪拌的條件下溶解于2Μ的KOH中；將將第二溶液加入到第一溶液中并調(diào)節(jié)pH = 4，得到黃色懸濁液。
[0031]釩酸鉍預(yù)分散體的制備:
[0032]將所述的粉末狀釩酸鉍與增稠劑和表面活性劑混合，并調(diào)節(jié)pH值為中性，得到釩酸秘預(yù)分散體；
[0033]甲醛凈化劑的制備:
[0034]將現(xiàn)有技術(shù)中的二氧化鈦空氣凈化劑在磁力攪拌的條件下加入到上述的預(yù)分散體中，并在超聲波分散10分鐘以后使所述的釩酸鉍加載于二氧化鈦中，釩酸鉍與T12的質(zhì)量比為0.6:100?0.67:100，得到所述的分散穩(wěn)定的可見光光催化的甲醛凈化劑。進(jìn)一步的，以質(zhì)量百分含量計(jì)，所述的預(yù)分散體占可見光光催化的甲醛凈化劑總質(zhì)量的25-75%。
[0035]以下實(shí)例為按照上述實(shí)施例1的方法制備得到可見光光催化的甲醛凈化劑。
[0036]實(shí)例I
[0037]步驟1:BV0粉體的制備
[0038]將0.0lmol Bi (NO3)3.5H20 和 0.002mol EDTA(EDTA:Bi = 0.2:1)在磁力攪拌的條件下依次溶解于15ml 2M HNO3，得到第一溶液；將0.0lmol順^03在磁力攪拌的條件下溶解于1ml 2M KOH得到第二溶液。然后，在磁力攪拌的條件下將第二溶液逐滴加入到第一溶液中，用2M KOH或2M HNO3調(diào)節(jié)pH = 4，得到黃色懸濁液。
[0039]之后，將黃色懸濁液轉(zhuǎn)移至水熱釜(容積100ml)中并密封，置入電熱鼓風(fēng)干燥箱160°C的條件下保持20h。最后，將水熱釜中懸濁液離心分離，并用去離子水清洗3次、無水酒精清洗I次后，在電熱鼓風(fēng)干燥箱60°C下烘干得到黃色粉體。
[0040]通過XRD圖譜(圖1)可以看出，該黃色粉體為單斜相的BVO (JCPDS卡片號:14-688)，這表明已成功制備出BV