鉍摻雜的釩酸釔半導體用於光催化降解乙烯的製作方法
2023-07-31 13:39:21 1
鉍摻雜的釩酸釔半導體用於光催化降解乙烯的製作方法
【專利摘要】本發明涉及鉍摻雜的釩酸釔半導體用於光催化降解乙烯。該鉍摻雜的釩酸釔光催化劑成本低、光催化活性高，穩定性好，能夠在模擬太陽光輻照下，固定床和流動床高效光催化降解乙烯，同時該光催化劑很容易收集回收利用，具有很好的應用前景。
【專利說明】鉍摻雜的釩酸釔半導體用於光催化降解乙烯
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鉍摻雜的釩酸釔半導體光催化降解乙烯的淨化技木，鉍摻雜的釩酸釔半導體光催化劑在較寬的光譜範圍內具有光催化活性，能夠在太陽光輻照下高效光催化氧化乙烯氣體，達到乙烯淨化的目的。屬於無機納米光催化材料領域。
【背景技術】
[0002]我國是果蔬生產和消費大國，果蔬產量和人均消耗量一直穩居世界前列。然而由於果蔬儲藏技術較差，大量果蔬在運輸和儲存過程中腐爛變質或品質變差，每年給國家和農民造成高達數百億的經濟損失。乙烯氣體作為ー種果蔬催熟劑，在果蔬的生長和儲藏中起著重要的作用。果蔬採摘前，乙烯在加快果蔬的生長和催熟方面起著積極作用。然而果蔬成熟採摘後，乙烯卻起著負面作用。果蔬採摘後一般採用低溫冷藏來延長果蔬的儲藏時間。但即使在低溫環境中，少量的乙烯也會嚴重影響到果蔬的儲藏，使果蔬品質劣化，加速果蔬腐爛、擾亂果蔬的生理活動、縮短果蔬的儲藏時間。因此消除果蔬輸運和儲藏環境中的乙烯，延長果蔬保鮮期具有非常重要的經濟價值。
[0003]目前消除環境中乙烯的主要方法有物理吸附法、強氧化劑氧化法、熱催化氧化法和光催化氧化法。其中物理吸附法主要採用分子篩和活性炭等，但是這些的物質吸附能力有限，高溫或低壓下容易發生脫附，其處理氣體總量比較有限。強氧化劑氧化法中採用的強氧化劑主要有高錳酸鉀和臭氧，這兩種氧化劑雖然成本較低容易獲得，但是它們需要經常更換，而且容易造成汙染，易對人體和環境造成傷害。熱催化氧化法具有很高的催化效率且可處理大流量乙烯混合氣體，但是熱處理溫度一般在250°C左右，耗能較大且催化劑上負載的貴金屬成本較高，不利於大規模推廣應用。光催化氧化法是在太陽光的輻照下光催化劑將乙烯催化氧化，該法設備エ藝簡單，綠色環保，具有廣闊的市場前景。
[0004]目前光催化氧化乙烯的研究中報導較多的是TiO2光催化劑，但是其帶隙較寬，對太陽光的利用率不高且量子效率較低，光催化氧化乙烯的能力較弱。因此開發高效、穩定的新型乙烯光催化浄化材料具有重大意義。鉍摻雜的釩酸釔半導體被發現具有優異的光催化性能，在光解水等方面有少許文獻報導。據有關查新資料證明:迄今為止，將鉍摻雜的釩酸釔半導體用於光催化乙烯淨化的研究工作國內外尚未見報導。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於將鉍摻雜釩酸釔半導體用於光催化降解環境中的乙烯氣體，鉍摻雜的釩酸釔光催化劑對乙烯的光催化浄化具有很好的光催化活性和穩定性。
[0006]本發明的技術方案如下，其特徵在於:
[0007]鉍摻雜的釩酸釔半導體用於光催化降解乙烯。所述鉍摻雜的釩酸釔半導體化學式為 BixYyVOz，其中 0.05 寫 X 寫 0.25，0.75 ^ y ^ 0.95，3.95 ^ z ^ 4.05。
[0008]本發明促進了光催化降解乙烯淨化技術的實用化。【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為鉍摻雜的釩酸釔光催化劑在模擬太陽光下固定床降解乙烯氣體的數據圖，圖中:
[0010]曲線1:0.3g/L的釩酸鉍，
[0011]曲線2:0.3g/L的釩酸釔，
[0012]曲線3:0.3g/L的鉍摻雜的釩酸釔(由實施例1中製備)。
[0013]圖2為由實施例2中製備的鉍摻雜的釩酸釔光催化劑在模擬太陽光下流動床降解乙烯氣體的數據圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結合附圖具體說明本發明的技術方案和效果。
[0015]實施例1:
[0016]稱取1.628g硝酸釔和0.364g硝酸秘,溶解到50mL乙酸和水混合溶液中，待其完全溶解後加入5.006g乙醯丙酮和7.0lOg乙醯丙酮攪拌I小時。稱取0.585g偏釩酸銨，溶解到50mL熱水溶液中，待其完全溶解後加入到上述溶液中，加熱攪拌至回流，溶液由淺黃色變為紅褐色，保持3小時，之後冷卻至室溫。取適量該溶液置於真空恆溫乾燥箱中，60°C蒸乾，再研磨成粉末後放入馬弗爐中550°C焙燒3小時，即得到鉍摻雜的釩酸釔光催化劑。
[0017]本發明的光催化劑固定床降解乙烯氣體的光催化性能測試，在模擬太陽光下進行。實驗過程如下:
[0018]稱取上述鉍摻雜的釩酸釔光催化劑0.15g，平鋪到體積為450mL的光反應器底部，將反應器密封。用氣體微量提取器向光反應器中注入90 μ L高純乙烯氣體。將反應器避光保持2小時，氣體達到吸附脫附平衡，之後開啟300W氙燈光源。每隔10分鐘取樣，採用氣相色譜儀檢測反應器中乙烯氣體濃度的變化，乙烯的降解率為:乙烯的初始濃度減去當前乙烯的濃度，然後除以乙烯的初始濃度(即((Ctl-C)/C。)。
[0019]測試結果如圖1所示，在模擬太陽光輻照下，曲線I為只有釩酸鉍存在時，60分鐘內乙烯降解量很少，降解率約為8% ;曲線2為只有釩酸釔存在時，60分鐘內乙烯降解率為18% ；曲線3為鉍摻雜的釩酸釔存在時，60分鐘內乙烯完全降解。鉍摻雜的釩酸釔光催化劑表現出優異的光催化降解乙烯的活性，具有很強的實際應用價值。
[0020]實施例2:
[0021]稱取1.628g硝酸釔和0.364g硝酸秘,溶解到50mL乙酸和水混合溶液中，待其完全溶解後加入5.006g乙醯丙酮和7.0lOg乙醯丙酮攪拌I小時。稱取0.585g偏釩酸銨，溶解到50mL熱水溶液中，待其完全溶解後加入到上述溶液中，加熱攪拌至回流，溶液由淺黃色變為紅褐色，保持3小時，之後冷卻至室溫。取適量該溶液置於真空恆溫乾燥箱中，60°C蒸乾，再研磨成粉末後放入馬弗爐中550°C焙燒3小時，即得到鉍摻雜的釩酸釔光催化劑。
[0022]本發明的光催化劑流動床降解乙烯氣體的光催化性能測試，在模擬太陽光下進行。實驗過程如下:
[0023]稱取上述秘摻雜的f凡酸乾光催化劑0.08g,填充到體積為30mm*20mm*lmm的微型
石英光反應器中。將乙烯含量為200ppm的乙烯/高純氮氣混合氣和純氧氣按一定配比混合後，通入微型石英光反應器並用氣相色譜儀在線檢測乙烯含量的變化。乙烯的降解率為:乙烯的初始濃度減去當前乙烯的濃度，然後除以乙烯的初始濃度(即((Ctl-C)/C。)。
[0024]測試結果如圖2所示，模擬太陽光下乙烯的降解率達到90%以上，可見光下也達到了 25%以上，鉍摻雜的釩酸釔光催化劑表現出優異的光催化降解乙烯的活性和穩定性，具有很強的實際應用價值。
[0025]實施例3:
[0026]稱取1.4363g硝酸釔和0.6063g硝酸鉍，溶解到50mL乙酸和水混合溶液中，待其完全溶解後加入5.006g乙醯丙酮和7.0lOg乙醯丙酮攪拌I小時。稱取0.585g偏I凡酸銨，溶解到50mL熱水溶液中，待其完全溶解後加入到上述溶液中，加熱攪拌至回流，溶液由淺黃色變為紅褐色，保持3小時，之後冷卻至室溫。取適量該溶液置於真空恆溫乾燥箱中，60°C蒸乾，再研磨成粉末後放入馬弗爐中550°C焙燒3小時，即得到鉍摻雜的釩酸釔光催化齊U。在模擬太陽光輻照下，固定床氣相降解乙烯的性能測試結果:60分鐘內乙烯降解率達到65% ;流動床氣相降解乙烯的性能測試結果:乙烯降解率達到27%。
[0027]實施例4:
[0028]稱取1.7235g硝酸釔和0.2425g硝酸鉍，溶解到50mL乙酸和水混合溶液中，待其完全溶解後加入5.006g乙醯丙酮和7.0lOg乙醯丙酮攪拌I小時。稱取0.585g偏I凡酸銨，溶解到50mL熱水溶液中，待其完全溶解後加入到上述溶液中，加熱攪拌至回流，溶液由淺黃色變為紅褐色，保持3小時，之後冷卻至室溫。取適量該溶液置於真空恆溫乾燥箱中，60°C蒸乾，再研磨成粉末後放入馬弗爐中550°C焙燒3小時，即得到鉍摻雜的釩酸釔光催化齊U。在模擬太陽光輻照下，固定床氣相降解乙烯的性能測試結果:60分鐘內乙烯降解率達到85%。流動床氣相降解乙烯的性能測試結果:乙烯降解率達到53%。
【權利要求】
1.鉍摻雜的釩酸釔半導體用於光催化降解乙烯。
2.根據權利要求1所述的應用，其特徵在於:所述鉍摻雜的釩酸釔半導體化學式為BixYyVOz ，其中 0.05 芻 X 芻 0.25，0.75 ^ y ^ 0.95，3.95 芻 z 芻 4.05。
【文檔編號】B01D53/86GK103585884SQ201310579355
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】易志國, 張耀紅, 江琳沁, 陳緒興 申請人:中國科學院福建物質結構研究所