本发明涉及一种复合光催化剂、光催化拼接板及制备方法，特别涉及一种g-c3n4/tio2复合光催化剂、光催化拼接板及制备方法。
背景技术：
：城市化进程的加快及人们生活水平的提高，致使汽车保有量逐年递增，汽车尾气排放造成大量的污染对人们的生存环境造成了极其恶劣的影响。特别在隧道、地下停车场这类通风条件差、车辆来往频繁的封闭或半封闭场所，排放的大量汽车尾气聚集于此，严重危害人们的身体健康。为减少尾气污染造成的危害，国内外提出了诸多防治方法，如发展清洁新能源、提高燃油质量、采用三元尾气催化转换器等，但上述方法对污染物的降解能力有限，应用效果不佳。近年来，半导体光催化技术在环境治理方面的应用备受关注，成为一种极具发展潜能的环保新技术。目前，光催化技术在降解大气污染物方面的主要应用形式是光催化路面，即采用直掺、涂层或表面喷涂的方法，将光催化剂应用于水泥混凝土路面或沥青路面，但这两种光催化路面耐磨性差，导致光催化效果不持久。另外，常用的光催化剂为纳米tio2，其仅能吸收紫外光发生光催化反应，应用场合受限。技术实现要素：有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种复合光催化剂，该复合光催化剂的no降解率高。本发明的另一个目的在于提供一种复合光催化剂的制备方法。本发明再一个目的在于提供一种光催化拼接板，该光催化拼接板的no降解率高。进一步地，本发明的光催化拼接板适用场合更丰富，携带运输方便，可根据应用需求进行相应调整。本发明又一个目的在于提供一种光催化拼接板的制备方法。一方面，本发明提供了一种复合光催化剂，该复合光催化剂由g-c3n4反应前驱体与纳米二氧化钛复合得到。g-c3n4反应前驱体选自三聚氰胺、尿素中的一种或多种。优选地，g-c3n4反应前驱体为三聚氰胺。这样有利于提高g-c3n4的产率。根据本发明的复合光催化剂，优选地，g-c3n4反应前驱体与纳米二氧化钛的质量比为0.1～10:1。更优选地，g-c3n4反应前驱体与纳米二氧化钛的质量比为3～4:1。这样有利于提高复合光催化剂对no的降解率。另一方面，本发明提供上述复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将g-c3n4反应前驱体、纳米二氧化钛和溶剂形成分散体；(2)将步骤(1)形成的分散体进行干燥，然后研磨成粉末；(3)将步骤(2)得到的粉末进行煅烧；将煅烧后的产物冷却，然后进行二次研磨，得到复合光催化剂。在本发明中的制备方法中，g-c3n4反应前驱体可以选自三聚氰胺、尿素中的一种或多种；优选为三聚氰胺。这样有利于提高g-c3n4的产率。在本发明中的制备方法中，g-c3n4反应前驱体与纳米二氧化钛的质量比可以为0.1～10:1；优选为3～4:1。这样有利于提高复合光催化剂对no的降解率。根据本发明的制备方法，优选地，溶剂为去离子水。更优选地，通过超声的方式将g-c3n4反应前驱体、纳米二氧化钛和去离子水均匀混合，形成分散体。这样可以形成均匀稳定的分散体，从而有利于提高复合光催化剂对no的降解率。根据本发明的制备方法，优选地，干燥的温度为40～100℃。更优选地，干燥的温度为50～80℃。在本发明中，煅烧的温度为450～800℃；更优选为500～550℃。煅烧的时间为2～6h；更优选为2.5～3.5h。这样有利于提高复合光催化剂对no的降解率。根据本发明的制备方法，优选地，煅烧的温度为450～800℃，煅烧的时间为2～6h。更优选地，煅烧的温度为500～600℃，煅烧时间为2.5～3.5h。再一方面，本发明提供一种光催化拼接板，所述的光催化拼接板包括基板和覆盖于所述基板表面的光催化层，所述的光催化层由上述复合光催化剂形成。在某些实施方案中，该光催化拼接板由基板和覆盖于基板表面的光催化层组成，所述的光催化层由所述复合光催化剂形成。本发明的基板可以为板状材料。更优选地，基板为kt板。所述的kt板由聚苯乙烯颗粒经过发泡制成板芯，然后经过表面覆膜压合而制成。根据本发明的光催化拼接板，优选地，所述的基板由聚苯乙烯颗粒经过发泡制成板芯，经过表面覆膜压合而制成。这样的光催化拼接板密度小，体积可控，便于携带和运输；并且这样的光催化拼接板可以通过磁铁等方式连接，从而可以任意调整其面积，应用于不同场合。在本发明中，基板和覆盖于基板表面的光催化层之间还可以含有水性环氧树脂层。水性环氧树脂层的厚度为0.5～5mm。优选地，水性环氧树脂层的厚度为0.5～2mm。这样有利于将基板与光催化层更好的复合。根据本发明的光催化拼接板，优选地，复合光催化剂的用量为5～20g/m2。优选地，复合光催化剂的用量为12～16g/m2。这样有利于提高光催化拼接板对no的降解率。又一方面，本发明提供上述光催化拼接板的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述的复合光催化剂形成复合光催化剂分散液；(2)在所述基板的表面涂覆水性环氧树脂，形成水性环氧树脂层；将复合光催化剂分散液喷涂于水性环氧树脂层的表面，从而形成光催化拼接板。在本发明中，将所述的复合光催化剂分散在液体介质中形成复合光催化剂分散液。液体介质可以为去离子水。更优选地，通过超声的方式将复合光催化剂和水均匀混合，形成合光催化剂分散液。这样可以形成均匀稳定的复合光催化剂分散液。水性环氧树脂层的厚度可以为0.5～5mm；优选为0.5～2mm。这样有利于将基板与光催化层更好的复合。当水性环氧树脂处于半固化状态时，将复合光催化剂分散液喷涂于水性环氧树脂层表面。这样有利于将基板与光催化层更好的复合。复合光催化剂的用量为5～20g/m2；更优选为12～16g/m2。这样有利于提高光催化拼接板对no的降解率。本发明将g-c3n4反应前驱体与纳米二氧化钛复合，形成复合光催化剂，能够达到较高的no降解率。本发明还提供了一种光催化拼接板，该光催化拼接板能够达到较高的no降解率。在本发明优选的实施方式中，该光催化拼接板应用场合广，便于携带和运输。附图说明图1为对比例和实施例2～6的复合光催化剂no实时浓度与初始浓度比随时间变化图；图2为实施例7～10的复合光催化剂no实时浓度与初始浓度比随时间变化图；图3为实施例11～15的复合光催化剂no实时浓度与初始浓度比随时间变化图；图4为实施例16～20的光催化拼接板的no降解率图；图5为实验例的no浓度随时间变化图。具体实施方式本发明中，采用no代表氮氧化物nox。以下实施例和对比例中的光催化no降解率(η)或no实时浓度(c)与初始浓度(c0)的比值采用如下方法得到：反应箱体(36cm×21cm×11cm)内为no和空气的混合气体，采用250w的金属卤素灯作为光源。将待测样品放入密封的反应箱体内，采用质量流量计调节空气和no的流速，控制反应箱体内no的初始浓度为550ppb左右。在暗态下，待no浓度达到平衡时，记录thermo氮氧化物测试仪中显示的no实时初始浓度c0，然后打开光源，监测no实时浓度c的变化情况并记录，当no浓度再次稳定后，记录此时no浓度c1。no降解率(η)采用如下公式计算：对比例以纳米二氧化钛作为光催化剂，按照上述方法测试no降解率。实施例1(1)将三聚氰胺、纳米二氧化钛和去离子水通过超声处理的方式形成分散体，其中三聚氰胺与纳米二氧化钛的质量比为3:1。(2)将步骤(1)形成的分散体在60℃下干燥，然后研磨成粉末；将粉末在550℃下煅烧3h。(3)将煅烧后的产物冷却，然后进行二次研磨，得到复合光催化剂。实施例2～6除表1所示的参数外，其余条件与实施例1相同。所得复合光催化剂的no降解率如图1所示。由图1可知，以纳米二氧化钛作为光催化剂在前五分钟的催化效率能达到45％，但随着时间的推移对no的降解率明显低于复合光催化剂，说明复合光催化剂确实能提高在可见光下的催化效率。当三聚氰胺和tio2的质量比例为2-4:1时，no降解率比较高。当三聚氰胺和tio2的质量比例为3:1时，no降解率最高，仅35min可见光照射下，其no降解率高达74％。表1实施例7～10除表2所示的参数外，其余条件与实施例1相同。所得复合光催化剂的no降解率如图2所示。由图可知，no降解率随温度呈现先升高后降低的趋势。当煅烧温度为500～550℃时，no降解率比较高，可以接近70％。表2实施例11～15除表3所示的参数外，其余条件与实施例1相同。所得复合光催化剂的no降解率如图3所示。由图可知，煅烧时间为2.5～3.5h的no降解率比较高，可达到70％。表3实施例16～20(1)将实施例1制备得到的复合光催化剂通过超声的方式均匀分散于水中，形成复合光催化剂分散液；(2)将kt板(长度为20cm，宽度为15cm)表面涂覆厚度为1mm的水性环氧树脂，形成水性环氧树脂层；当水性环氧树脂处于半固化状态时，将复合光催化剂分散液喷涂于水性环氧树脂层表面，形成光催化拼接板。复合光催化剂的用量参见表4。光催化拼接板对no的降解率如图4所示。表4序号复合光催化剂用量(g/m2)实施例165实施例178实施例1812实施例1916实施例2020由图可知，随着复合光催化剂用量的增加，no降解率呈现先升高后降低的趋势。当用量为12～16g/m2时，no降解率最高。实验例以大型城市停车场为例，说明停车场污染现状及本发明的光催化拼接板的应用效果。采用thermo氮氧化物分析仪监测停车场no浓度，用以评价停车场空气质量。停车场面积为23000m2，车位有445个，周一至周五每天停车量约为950辆。经测试，停车场no初始平均浓度约为250ppb，远远大于《gb3095-2012环境空气质量标准》的日平均浓度限值74.6ppb。选择该停车场一个空气流动性差的拐角处，将实施例19的光催化拼接板贴于墙壁上，总体面积为8.82m2。以250w金属卤钨灯为光源，记录开灯前后no浓度数据。采用成对样本t检验对开灯前后no浓度变化进行比较，如图5所示。如表5所示，显著性检验为0，表明开灯前后no浓度发生明显变化。开灯后的no浓度与开灯前的no浓度之间的差值的平均值为-24.7ppb，差值95％的置信区间为-16.9～-31.7。这表明在光照条件下，no浓度下降值约为24.7ppb。这些光催化拼接板对no的降解效率约为9.9％。由此可见，本发明的光催化拼接板可有效降解汽车尾气，改善空气质量。表5配对样本检验本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂由g-c3n4反应前驱体与纳米二氧化钛复合得到；其中，所述的g-c3n4反应前驱体选自三聚氰胺、尿素中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的复合光催化剂，其特征在于，所述的g-c3n4反应前驱体与纳米二氧化钛的质量比为0.1～10:1。
3.根据权利要求1～2任一项所述的复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将g-c3n4反应前驱体、纳米二氧化钛和溶剂形成分散体；
(2)将步骤(1)形成的分散体进行干燥，然后研磨成粉末；
(3)将步骤(2)得到的粉末进行煅烧；将煅烧后的产物冷却，然后进行二次研磨，得到复合光催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为去离子水。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，干燥的温度为40～100℃。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，煅烧的温度为450～800℃，煅烧的时间为2～6h。
7.一种光催化拼接板，其特征在于，所述的光催化拼接板包括基板和覆盖于所述基板表面的光催化层，所述的光催化层由权利要求1～2任一项所述的复合光催化剂形成。
8.根据权利要求7所述的光催化拼接板，其特征在于，所述的基板由聚苯乙烯颗粒经过发泡制成板芯，然后经过表面覆膜压合而制成。
9.根据权利要求7或8所述的光催化拼接板，其特征在于，所述的复合光催化剂的用量为5～20g/m2。
10.一种权利要求7或8所述的光催化拼接板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将所述的复合光催化剂形成复合光催化剂分散液；
(2)在所述基板的表面涂覆水性环氧树脂，形成水性环氧树脂层；将复合光催化剂分散液喷涂于水性环氧树脂层的表面。
技术总结本发明公开了一种复合光催化剂及其制备方法。该复合光催化剂由g‑C3N4反应前驱体与纳米二氧化钛复合得到；其中，所述的g‑C3N4反应前驱体选自三聚氰胺、尿素中的一种或多种。本发明的光催化剂能够提高NO的降解率。本发明还公开了一种光催化拼接板及其制备方法。本发明的光催化拼接板适用场合更丰富，携带运输方便，可根据应用需求进行相应调整。
技术研发人员：丁勇杰;曹雪娟;杨晓宇;黄铭轩;邓梅
受保护的技术使用者：重庆致径路面材料有限公司
技术研发日：2020.02.19
技术公布日：2020.06.09
