一种水热炭负载纳米二氧化钛催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及催化剂，具体涉及一种水热炭负载纳米二氧化钛催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、众说周知，大气环境的大量污染已经造成了诸多负面影响，甚至极大地威胁着人类的生命和发展，尤其是发展中国家。氨是一种无机气体污染物，分子式为nh3，在室内环境中通常以低浓度存在，畜禽粪便臭气排放的环境效应也被确定为关键问题。氨气对人体有极强的刺激性，能够使皮肤、眼睛、器官粘膜受损，使人体各种组织遭到破坏，人若吸入过多氨气，能引起肺肿胀，破坏运氧功能，以至死亡。所以，开发有效的方法来净化氨气是非常重要的。

2、二氧化钛是一种可用于降解有毒气体的理想光催化剂，由于其优异的化学和热稳定性以及其环境友好的性质，吸引了广泛关注。尽管具有令人印象深刻的优势，但二氧化钛基材料由于其较大的带隙，光生电子的快速复合，反应物的不良吸附，导致效率较低。

3、生物炭是生物质原料在限氧或是无氧情况下进行热解而产生的多孔碳材料。它具有良好的稳定性，不易降解，具有较大的比表面积、丰富的孔状结构和较强的吸附能力，近年来被广泛应用于农业、生态修复和环境保护等领域，在土壤改良、固碳和污染物吸附降解等方面有良好的应用前景。近年来，由农业废弃物(如秸秆)制备的低成本生物炭已成为一种新兴的吸附剂。据统计，我国秸秆年产量约10亿吨，并以2.38％每年的速度增长。但是其利用率很低，特别是在农田直接焚烧秸秆会造成严重的环境污染和健康风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水热炭负载纳米二氧化钛催化剂及其制备方法和应用，本发明制备的水热炭负载纳米二氧化钛催化剂具有高效的催化活性和稳定性，能够应用于吸附-降解氨气；同时能够有效利用农作物资源，有利于农业的可持续发展。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种水热炭负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将农业废弃物粉末和钛酸四丁酯溶液混合，进行水热炭化处理，得到水热炭负载纳米二氧化钛催化剂；所述水热炭化处理的温度为160～280℃。

5、优选地，所述农业废弃物粉末包括玉米秸秆粉末、稻壳和锯末中的一种或几种。

6、优选地，所述钛酸四丁酯溶液为钛酸四丁酯的乙醇溶液。

7、优选地，所述农业废弃物粉末和钛酸四丁酯溶液的质量体积比为1g：10～20ml；所述钛酸四丁酯溶液的浓度为0.1～0.5mol/l。

8、优选地，所述水热炭化处理的保温时间为1～7h。

9、优选地，所述水热炭化处理在搅拌条件下进行；所述搅拌的速度为60～220r/min。

10、优选地，所述水热炭化处理后还包括固液分离；将固液分离所得固体物质依次进行洗涤、干燥和研磨，得到水热炭负载纳米二氧化钛催化剂。

11、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的水热炭负载纳米二氧化钛催化剂，包括水热炭以及负载在所述水热炭上的纳米二氧化钛。

12、优选地，所述水热炭负载纳米二氧化钛催化剂的钛元素含量为10～20wt％。

13、本发明提供了上述技术方案所述水热炭负载纳米二氧化钛催化剂在吸附和/或降解氨气中的应用。

14、本发明提供了一种水热炭负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括以下步骤：将农业废弃物粉末和钛酸四丁酯溶液混合，进行水热炭化处理，得到水热炭负载纳米二氧化钛催化剂；所述水热炭化处理的温度为160～280℃。本发明以农业废弃物粉末为原料，通过一锅法在水热炭上负载纳米二氧化钛，制备得到的催化剂具有高效的催化活性和稳定性，可应用于吸附-降解氨气。而且可以有效利用农作物资源，有利于农业的可持续发展。另外，本发明提供的制备方法简单，价格低廉。

技术特征：

1.一种水热炭负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述农业废弃物粉末包括玉米秸秆粉末、稻壳和锯末中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸四丁酯溶液为钛酸四丁酯的乙醇溶液。

4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述农业废弃物粉末和钛酸四丁酯溶液的质量体积比为1g：10～20ml；所述钛酸四丁酯溶液的浓度为0.1～0.5mol/l。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热炭化处理的保温时间为1～7h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热炭化处理在搅拌条件下进行；所述搅拌的速度为60～220r/min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热炭化处理后还包括固液分离；将固液分离所得固体物质依次进行洗涤、干燥和研磨，得到水热炭负载纳米二氧化钛催化剂。

8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的水热炭负载纳米二氧化钛催化剂，包括水热炭以及负载在所述水热炭上的纳米二氧化钛。

9.根据权利要求8所述的水热炭负载纳米二氧化钛催化剂，其特征在于，所述水热炭负载纳米二氧化钛催化剂的钛元素含量为10～20wt％。

10.权利要求8～9任一项所述水热炭负载纳米二氧化钛催化剂在吸附和/或降解氨气中的应用。

技术总结本发明提供了一种水热炭负载纳米二氧化钛催化剂及其制备方法和应用，涉及催化剂技术领域。本发明提供的水热炭负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括以下步骤：将农业废弃物粉末和钛酸四丁酯溶液混合，进行水热炭化处理，得到水热炭负载纳米二氧化钛催化剂；所述水热炭化处理的温度为160～280℃。本发明制备的水热炭负载纳米二氧化钛催化剂具有高效的催化活性和稳定性，能够应用于吸附‑降解氨气；同时能够有效利用农作物资源，有利于农业的可持续发展。技术研发人员：张玺铭,汪开英,孙佳星受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10