一种用于新风系统中净化排出室外空气的光催化技术的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种光催化技术，应用于新风系统将室内空气排向室外的排气管道中，将室内污浊空气净化后排向室外。利用水热合成法制备具有超结构、可见光响应的BiFeO3，利用该方法制备的光催化剂具有超结构，高效的可见光光催化效率。其特征在于制备方法如下：以Bi盐和Fe盐为原料，以摩尔比Bi∶Fe＝1∶1混合溶解于HNO3中，加入质量百分数为10％～25％的表面活性剂和10％～15％的羟基多元酸，pH值为1～7，形成悬浮液；将悬浮液移入晶化反应釜中，填充率为60?80％，在150?220℃下反应6～24h后，冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗5?10次，抽滤得到的样品在100?120℃烘箱内干燥12～24h，获得粉体，在450?650℃下马弗炉焙烧3～5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3光催化剂。
【专利说明】
一种用于新风系统中净化排出室外空气的光催化技术
技术领域
[0001]本发明涉及一种光催化技术，特别应用于新风系统将室内空气排向室外的排气管道。
【背景技术】
[0002]在人工环境中，新风对维持室内空气品质尤为重要，特别是在大型建筑和地下轨道交通站厅空间等场所，新风质量对室内空气品质的贡献尤为重要。目前市场销售的新风机设备，大量应用在写字楼、住房、百货商店、银行等不同建筑物中，实现将室外新鲜空气与室内污浊空气不间断置换，让长时间待在室内的人们能够呼吸到新鲜空气，而且新风机内设置过滤器，过滤器能够滤除掉新鲜空气中的细菌、颗粒物及有害物质，保证引入室内的新鲜空气处于洁净。但是，新风机在使室内空气达到净化的同时，将室内大量的污浊空气排向室外，特别是室内建筑装修材料所含有的挥发性有机物(VOCs)，造成室外空气的严重污染。目前市场销售的新风机没有净化排向室外空气的相关技术。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于去除新风系统排向室外的污浊空气中含有的挥发性有机物(VOCs)的光催化剂:采用简捷、绿色环保的水热合成法制备具有超结构、可见光响应的高效BiFeO3*催化剂。
[0004]水热合成制备方法如下:以含Bi的硝酸盐(Bi (NO)3.5H20)或草酸盐(Bi2(C2O4)3.7Η20)，Fe 的钠盐(NaFeO2)或铵盐(C10H20FeN3O8)等为原料，按照摩尔比 Bi: Fe=I: I混合溶解于HNO3*，磁力搅拌使其完全溶解，加入质量百分数为10%?25%的表面活性剂和质量百分数为10%?15%的羟基多元酸(质量百分数均以某物质占Bi和Fe盐的混合原料质量百分含量计算)，使其与原料均匀混合，控制体系的pH值为I?7，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60-80%，在150-220°C条件下反应6?24h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗5-10次，抽滤，得到的样品在100-120°C烘箱内干燥12?24h，获得粉体，再在450-650°C的温度下马弗炉焙烧3?5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3*催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价。
[0005]所述的表面活性剂为聚乙二醇(PEG)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和乙二胺四乙酸(H)TA)中的一种；羟基多元酸为柠檬酸或酒石酸。
【具体实施方式】
[0006]实施例1:
[0007]称取24.3g Bi (NO) 3.5Η20 和 5.6g NaFeO2溶于 10mL HNO 3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入3g聚乙二醇和3.5g柠檬酸使其与原料均匀混合，控制体系的pH值为5.5左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60%，在150°C条件下反应8h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗6次，抽滤，得到的样品在110°C烘箱内干燥12h，获得粉体，再在450°C的温度下马弗炉焙烧3h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3*催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为90.5%。
[0008]实施例2:
[0009]称取24.3g Bi (NO) 3.5H20 和 18.3g C1H20FeN3O8溶于 150mL HNO 3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入6.4g十六烷基三甲基溴化铵和4.3g酒石酸使其与原料均匀混合，控制体系的PH值为6.0左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为70%，在180°C条件下反应6h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗8次，抽滤，得到的样品在100°C烘箱内干燥12h，获得粉体，再在500°C的温度下马弗炉焙烧3h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3*催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为89.2%。
[0010]实施例3:
[0011 ]称取 20.2g Bi2 (C2O4) 3.7H20 和 18.3g C1H20FeN3O8溶于 150mL HNO 3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入9.6g乙二胺四乙酸和5.Sg酒石酸使其与原料均匀混合，控制体系的PH值为6.5左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60%，在220°C条件下反应6h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗10次，抽滤，得到的样品在120°C烘箱内干燥24h，获得粉体，再在550°C的温度下马弗炉焙烧5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO^催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为85.8%。
[0012]实施例4:
[0013]称取24.3g Bi (NO) 3.5H20 和 18.3g C1H20FeN3O8溶于 150mL HNO 3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入10.7g十六烷基三甲基溴化铵和6.4g柠檬酸使其与原料均匀混合，控制体系的PH值为6.5左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60%，在180°C条件下反应6h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗10次，抽滤，得到的样品在120°C烘箱内干燥24h，获得粉体，再在550°C的温度下马弗炉焙烧5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3*催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为94.8%。
[0014]实施例5:
[0015]称取20.2g Bi2(C2O4)3.7Η20和 5.6g NaFeO2溶于 10mL HNO3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入6.5g乙二胺四乙酸和5.8g酒石酸使其与原料均勾混合，控制体系的pH值为6.5左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60 %，在200°C条件下反应6h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗10次，抽滤，得到的样品在120°C烘箱内干燥24h，获得粉体，再在550°C的温度下马弗炉焙烧5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3光催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为83.?%。
【主权项】
1.一种应用于新风系统将室内空气排向室外的排气管道中，具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的制备方法及应用，其特征是具有如下工艺流程:采用简捷、绿色环保的水热合成法，以含Bi的硝酸盐(Bi (NO)3.5H20)或草酸盐(Bi2(C2O4)3.7H20)，Fe的钠盐(NaFeO2)或铵盐(C10H20FeN3O8)等为原料，按照摩尔比Bi: Fe = I: I混合溶解于HNO3中，磁力搅拌使其完全溶解，加入一定质量百分数的表面活性剂和羟基多元酸(质量百分数均以某物质占Bi和Fe盐的混合原料质量百分含量计算)，使其与原料均匀混合，控制体系的PH值在一定范围内，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持一定范围的填充率，在一定温度条件下反应一段时间，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗数次，抽滤，得到的样品在一定温度烘箱内干燥一段时间，获得粉体，再在一定温度下马弗炉中焙烧一段时间，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3*催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价。2.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，所用表面活性剂为聚乙二醇(PEG)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和乙二胺四乙酸(H)TA)中的一种。3.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，所用羟基多元酸为柠檬酸或酒石酸。4.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，所用表面活性剂质量百分含量为10?25%。5.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，所用羟基多元酸质量百分含量为10?15%。6.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，体系的pH值控制范围为I?7。7.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，晶化反应釜填充率为60?80%。8.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，反应温度为150?220°C。9.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，反应时间为6?24h。10.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，去离子水和无水乙醇清洗次数为5?10次。11.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，干燥温度为100?120°C。12.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，干燥时间为12?24h。13.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，焙烧温度为450?650 °C。14.根据权利要求1所述的用于制备具有超结构可见光响应的BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于，焙烧时间为3?5h。
【文档编号】B01D53/86GK106031872SQ201510121296
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月16日
【发明人】丁建飞, 陈桂太, 胡庆春, 王新
【申请人】江苏挪佰瑞空品科技有限公司