一种光催化降解DMMP的Pt1TiO2单原子催化剂及其制备方法与流程

allin2025-04-30  63


本发明属于光催化降解,具体涉及一种光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂及其制备方法。


背景技术:

1、有机磷毒剂由于巨大杀伤力和毒理作用,会造成大量人员中毒和死亡,如果爆发化学战争其造成的伤亡会更严重,以现有的卫生资源和设施不能有效应付。同时,化学武器的使用也会令人恐惧,使公众产生强烈的不安全感,这些都可能造成社会动荡。由于有机磷毒剂具有极强的毒性,在常规实验室对其进行研究非常危险,国内外的一般做法是选用合适的化学物质作为该类物质的模拟剂进行研究。作为g类神经性毒剂的模型分子,甲基膦酸甲酯(dmmp)一直在各种污染基质的吸附和化学研究中最具实验和理论意义。

2、由于有机磷毒剂毒性极大、作用迅速,因此一旦沾染必须尽快将其消除,否则就会危及生命安全和造成生态破坏。常规的处理技术,如氯化氧化、水解等处理技术存在着一些缺陷和不足:如选择性强、存在二次污染、反应速率低、药剂用量较大等。因此,需要开发高效、广谱、低毒、作用迅速、无二次污染的材料。光催化氧化因其节能和环境友好的优点而成为一种有前途的途径。

3、为了使半导体在光催化反应中具有更高的活性、选择性和稳定性,优化缺陷分布和结构对于提高光催化剂的内在性能和抑制载流子重组是非常重要和迫切需要的。一种流行的策略是将金属纳米颗粒作为辅助催化剂组装在半导体上形成异质结构光催化剂。金属纳米颗粒不仅接受光生电子以促进界面电荷的分离和转移,而且还提供质子还原位点。在各种金属中,pt具有适合捕获电子的费米能级和较低的析氢电位,被认为是最佳的助催化剂。


技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明提出一种光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂及其制备方法,以解决如何制备对低浓度dmmp具有高效去除效果的铂单原子催化剂的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题,本发明提出一种光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,该制备方法包括如下步骤:

5、s1.将二氧化钛p25和氢氧化钠的水溶液放置在聚四氟乙烯的高压反应釜内衬中进行水热反应,得到混合溶液,对混合溶液进行洗涤和干燥,得到钛酸钠;

6、s2.将钛酸钠与hcl进行h+交换,再利用去离子水进行清洗至ph=7,洗去多余的na+,干燥后得到钛酸;

7、s3.将钛酸与氯铂酸进行搅拌,得到前驱体,前驱体在空气气氛下煅烧处理,得到pt1/tio2单原子催化剂。

8、进一步地,步骤s1中,二氧化钛p25与氢氧化钠的质量比为1:(2~8)。

9、进一步地,步骤s1中,水热反应温度为100~250℃,水热反应时间为12~36h。

10、进一步地,步骤s2中,干燥温度为40~100℃,干燥时间为8~15h。

11、进一步地,步骤s3中,钛酸和氯铂酸的质量比为(10~1):1。

12、进一步地,步骤s3中,搅拌时间为8~24h。

13、进一步地,步骤s3中,煅烧温度为300~600℃,煅烧时间为1~4h。

14、此外,本发明还提出一种光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂,该光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂采用上述方法制备得到,其中铂单原子的负载量为0.1~3wt%。

15、此外,本发明还提出一种上述光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂在催化降解水中dmmp的应用。

16、进一步地,将pt1/tio2单原子催化剂与含有dmmp溶液混合,在氙灯下进行光催化降解。

17、(三)有益效果

18、本发明提出一种光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,以二氧化钛p25和氢氧化钠为原料,采用水热法和离子交换合成钛酸。钛酸与氯铂酸进行交换再热解后,pt原子的存在能够促进pt-o-ti原子界面的构建,构筑pt1/tio2单原子催化剂,铂单原子负载二氧化钛载体上,tio2作为光催化剂,光生电子通过pt-o-ti原子界面从ti向单个pt原子的转移效率增加,有利于电子-空穴对的分离并抑制随后的复合,使得催化剂的光催化效应增强,能够间接提高催化效率,在氙灯下,所制备的催化剂对水中dmmp去除效果好,净化效率高,水中dmmp的降解效率高达95%,能够有效解决当前dmmp对环境和人类的问题。该制备方法具有制备过程简单、光催化降解dmmp效率高、易于工业放大的优势。



技术特征:

1.一种光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:

2.如权利要求1所述的光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,其特征在于,步骤s1中,二氧化钛p25与氢氧化钠的质量比为1:(2~8)。

3.如权利要求1所述的光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,其特征在于,步骤s1中,水热反应温度为100~250℃,水热反应时间为12~36h。

4.如权利要求1所述的光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,其特征在于,步骤s2中,干燥温度为40~100℃,干燥时间为8~15h。

5.如权利要求1所述的光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,其特征在于,步骤s3中,钛酸和氯铂酸的质量比为(10~1):1。

6.如权利要求1所述的光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,其特征在于,步骤s3中,搅拌时间为8~24h。

7.如权利要求1所述的光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂制备方法,其特征在于,步骤s3中,煅烧温度为300~600℃,煅烧时间为1~4h。

8.一种光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂,其特征在于,所述光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂采用权利要求1~7任一项所述方法制备得到,其中铂单原子的负载量为0.1~3wt%。

9.一种权利要求8所述光催化降解dmmp的pt1/tio2单原子催化剂在催化降解水中dmmp的应用。

10.如权利要求9所述的在催化降解水中dmmp的应用,其特征在于,将pt1/tio2单原子催化剂与含有dmmp溶液混合,在氙灯下进行光催化降解。


技术总结
本发明提出一种光催化降解DMMP的Pt<subgt;1</subgt;/TiO<subgt;2</subgt;单原子催化剂制备方法,以二氧化钛P25和氢氧化钠为原料,采用水热法和离子交换合成钛酸。钛酸与氯铂酸进行交换再热解后,Pt原子的存在能够促进Pt‑O‑Ti原子界面的构建,构筑Pt<subgt;1</subgt;/TiO<subgt;2</subgt;单原子催化剂,铂单原子负载二氧化钛载体上,TiO<subgt;2</subgt;作为光催化剂,光生电子通过Pt‑O‑Ti原子界面从Ti向单个Pt原子的转移效率增加,有利于电子‑空穴对的分离并抑制随后的复合,使得催化剂的光催化效应增强,能够间接提高催化效率,在氙灯下,所制备的催化剂对水中DMMP去除效果好,净化效率高,水中DMMP的降解效率高达95%,能够有效解决当前DMMP对环境和人类的问题。该制备方法具有制备过程简单、光催化降解DMMP效率高、易于工业放大的优势。

技术研发人员:符飞燕,刘文杰,焦玄,杨园园,李佳昊
受保护的技术使用者:中国人民解放军61699部队
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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