權(quán)利要求書： 1.一種GO?BiOCl復(fù)合催化劑在低溫等離子體驅(qū)動下氧化去除OCs的應(yīng)用，其特征在于，所述GO?BiOCl復(fù)合催化劑中，氯氧鉍納米片以（001）面與氧化石墨烯接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述GO?BiOCl催化劑在低溫等離子體作用下能夠?qū)⒓妆轿廴練怏w分子氧化降解，其對甲苯的去除效率達到60.08%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述GO?BiOCl催化劑的制備，包括以下具體步驟：步驟1：將氧化石墨烯加入到無水乙醇中均勻超聲分散，得到混合溶液，緩慢加入的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌分散均勻后，離心去掉上清液，重新分散到同體積的無水乙醇溶液中；

其中，氧化石墨烯與聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為1:5?20；

步驟2：將Bi(NO3)3·5H2O溶解到甘露醇溶液中，磁力攪拌分散均勻得到的混合溶液，其中，甘露醇與五水合硝酸鉍的質(zhì)量比為1:1?4；

步驟3：將步驟1和步驟2得到的兩份溶液混合均勻后，緩慢的加入飽和氯化鈉溶液，在室溫條件下攪拌20?40min；其中，甘露醇與氯化鈉的質(zhì)量比為1:1?3；

步驟4：將混合溶液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在120?180℃條件下水熱2?4小時，待溫度恢復(fù)到室溫條件下，離心機6000?8000r/min離心分離，用乙醇和去離子水洗2?4次后，置于鼓風(fēng)干燥箱中40?80℃干燥，得到所述的GO?BiOCl復(fù)合催化劑即以（001）面接觸的GO?BiOCl復(fù)合催化劑。

說明書： 一種復(fù)合催化劑及制備方法和其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于空氣處理凈化領(lǐng)域，具體涉及一種具有優(yōu)勢接觸界面GO?BiOCl(001)復(fù)合光催化劑的設(shè)計合成，特別涉及此種復(fù)合催化劑的合成制備方法以及其在低溫等離子體驅(qū)動下在OCs降解中的應(yīng)用。背景技術(shù)[0002] 在過去的二十年中，低溫等離子體(NTP)技術(shù)作為一種先進的氧化技術(shù)被應(yīng)用到降解OCs方面。同傳統(tǒng)的熱去除方法相比，NTP技術(shù)中投入的能量幾乎全部被用于電子的加速，而不會對整個氣體進行加熱，氣體可以保持在室溫條件下，故NTP技術(shù)的能量利用率更高，對于處理低濃度OCs氣體有著十分重要的應(yīng)用前景。NTP技術(shù)主要利用產(chǎn)生的高能電子(1?10e)通過直接或者間接作用將OCs分子分解。主要有下面兩種相互作用方式：(1)高能電子直接進攻OCs分子的化學(xué)鍵，破壞其分子結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)OCs污染物的降解。間接作用方式：(2)NTP反應(yīng)器內(nèi)部大量的高能電子與背景氣體分子發(fā)生非彈性碰撞，將其部分的內(nèi)能轉(zhuǎn)移給背景氣體分子，會產(chǎn)生一些化學(xué)反應(yīng)性極高的活性物種(自由基、激發(fā)原子、離子和分子)，通過氧化還原反應(yīng)將OCs分子間接降解轉(zhuǎn)化，形成CO2、H2O和其他氣體產(chǎn)物。然而，NTP在實際的應(yīng)用過程中，往往存在氧化不完全、去除效率低、易產(chǎn)生副產(chǎn)物等問題。[0003] 將NTP技術(shù)同光催化復(fù)合材料結(jié)合在一起可以有效的解決上述問題。該技術(shù)將等離子的高反應(yīng)性活性和光催化劑的高選擇性完美整合在一起。在室溫條件下通過等離子體激發(fā)活化催化劑，可以有效的提高OCs的去除效率，同時抑制副產(chǎn)物的生產(chǎn)。當(dāng)光催化劑放置在NTP反應(yīng)器中時，催化劑會對等離子體的放電行為產(chǎn)生影響。相關(guān)研究證明，當(dāng)催化劑放置于等離子體腔體內(nèi)時，等離子體的放電模式從單純的空間絲狀放電變?yōu)楸砻娣烹姾涂臻g放電的結(jié)合，因此等離子體的內(nèi)部的平均電子能量密度增加。此外，NTP腔體內(nèi)部合適能量電子能誘導(dǎo)催化劑經(jīng)歷一個“偽光催化”的過程產(chǎn)生電子?空穴對，有效分離后的電子和?空穴會與背景氣體分子產(chǎn)生氧化性極高的活性物種(e.g.·O2·OH)，這些活性物種可以作為一個很好的補充參與到降解OCs分子的過程中。從光催化的角度來看，光催化劑的催化活性主要由其產(chǎn)生、分離、轉(zhuǎn)移電子?空穴對的能力決定。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足設(shè)計合成了一種可以在等離子體系下驅(qū)動的GO?BiOCl復(fù)合催化劑，并且對兩相接觸界面進行了調(diào)控，合成了以001面接觸的GO?BiOCl復(fù)合催化劑，獲得了更高的電子、空穴分離和轉(zhuǎn)移效率，并且合成的復(fù)合催化劑在等離子體的驅(qū)動下在OCs的降解中表現(xiàn)出了優(yōu)良的催化性能。[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：[0006] 一種GO?BiOCl復(fù)合催化劑的制備方法，該方法包括以下具體步驟：[0007] 步驟1：將氧化石墨烯加入到無水乙醇中均勻超聲分散，得到混合溶液，緩慢加入的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌分散均勻后，離心去掉上清液，重新分散到同體積的無水乙醇溶液中；其中，氧化石墨烯與聚乙烯吡咯烷酮物質(zhì)量的比為1:5?20；[0008] 步驟2：將Bi(NO3)3·5H2O溶解到甘露醇溶液中，磁力攪拌分散均勻得到的混合溶液，其中，五水合硝酸鉍與甘露醇物質(zhì)量的比為1:1?4；[0009] 步驟3：將步驟1和步驟2得到的兩份溶液混合均勻后，緩慢的加入飽和氯化鈉溶液，甘露醇與氯化鈉的質(zhì)量比為1:1?3，在室溫條件下攪拌20?40min；[0010] 步驟4：將混合溶液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在120?180℃條件下水熱2?4小時，待溫度恢復(fù)到室溫條件下，離心機6000?8000r/min離心分離，用乙醇和去離子水洗2?4次后，置于鼓風(fēng)干燥箱中40?80℃干燥，得到所述的GO?BiOCl復(fù)合催化劑即以(001)面接觸的GO?BiOCl復(fù)合催化劑。[0011] 一種上述方法制得的以(001)面接觸的GO?BiOCl復(fù)合催化劑。[0012] 所述復(fù)合催化劑中，氯氧鉍納米片以(001)面與氧化石墨烯接觸。[0013] 一種上述以(001)面接觸的GO?BiOCl復(fù)合催化劑在低溫等離子體驅(qū)動下氧化去除OCs的應(yīng)用。[0014] 所述(001)面接觸的GO?BiOCl催化劑在低溫等離子體作用下能夠?qū)⒓妆轿廴練怏w分子氧化降解，其對甲苯的去除效率達到60.08％[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：[0016] (1)將催化劑與低溫等離子體技術(shù)相結(jié)合，有效的增加了反應(yīng)腔體內(nèi)部活性物種的濃度，提高了OCs氣體的氧化處理效率；[0017] (2)該GO?BiOCl(001)復(fù)合催化劑的制備原料簡單易得，制備周期短、條件溫和、制備成本低；[0018] (3)選擇BiOCl作為催化劑，由于其含有原子序數(shù)較高的原子Bi，其具有更高的質(zhì)量吸收系數(shù)，在低溫等離子體作用下，相比于常用的TiO2、ZnO等催化劑，對高能電子具有更高的吸收效率；[0019] (4)以GO構(gòu)筑電荷傳輸?shù)目焖偻ǖ?，有效的降低了BiOCl晶格內(nèi)部的電子和空穴的復(fù)合效率，提高了催化活性；[0020] (5)采用聚乙烯吡咯烷酮對GO和BiOCl納米片兩相接觸面進行調(diào)控，使其以優(yōu)勢界面進行接觸，具有更快的電荷傳輸動力學(xué)。附圖說明[0021] 圖1為合成樣品GO?BiOCl(001)和GO?BiOCl(110)樣品的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；[0022] 圖2為NTP?催化劑降解OCs的實驗裝置圖；[0023] 圖3為不同催化劑在等離子體驅(qū)動下降解甲苯的趨勢圖和降解率統(tǒng)計圖。具體實施方式[0024] 下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明的保護內(nèi)容不局限于以下實施例。[0025] 實施例1：制備GO?BiOCl(001)復(fù)合催化劑[0026] 1)取4mg氧化石墨烯(GO)分散到10mL無水乙醇中，將40mg聚乙烯吡咯烷酮加入到上述溶液中，超聲分散10min。然后在7000r/min的轉(zhuǎn)速條件下去除上清液，將沉積物重新分散到10ml的無水乙醇中；[0027] 2)將93mg的Bi(NO3)3·5H2O溶解到甘露醇溶液(1mol/L)中，磁力攪拌分散均勻得到10mL的混合溶液；[0028] 3)將步驟1)和步驟2)得到的兩份溶液混合均勻后，緩慢的加入5mL的飽和氯化鈉溶液，在室溫條件下攪拌20min；[0029] 4)將混合溶液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在160℃條件下水熱3h，待溫度恢復(fù)到室溫條件下，離心機7000r/min離心分離，用乙醇和去離子水洗4次后，置于鼓風(fēng)干燥箱中60℃干燥。制得樣品GO?BiOCl(001)復(fù)合催化劑。

[0030] 對比例1：制備GO?BiOCl(110)復(fù)合催化劑[0031] 本對比例與實施例1的不同之處在于，復(fù)合催化劑樣品在合成過程中，氧化石墨烯未經(jīng)過聚乙烯吡咯烷酮的前處理，其余合成方法與實施例1一致，此樣品名稱命名為GO?BiOCl(110)。[0032] 對比例2：制備純的BiOCl納米片[0033] 本對比例與實施例1的不同之處在于，在樣品合成過程中，未加入氧化石墨烯，去掉步驟1，其余合成方法與實施例1一致，此樣品為純的BiOCl納米片。[0034] 參閱圖1，圖(a)為GO?BiOCl(001)的SEM電鏡照片；圖(b)為GO?BiOCl(110)的SEM電鏡照片。[0035] 針對合成的GO?BiOCl(001)樣品的形貌和表面結(jié)構(gòu)進行了SEM的表征，可以明顯看到經(jīng)過一步溶劑熱處理以后BiOCl納米片均勻的負載在GO的表面。BiOCl納米片的尺度范圍為50?100nm，厚度在20?40nm，呈現(xiàn)二維層狀結(jié)構(gòu)。該層狀結(jié)構(gòu)是由?Cl?Bi?O?Bi?Cl?重復(fù)單元通過Cl原子層間較小的非鍵(范德華鍵)結(jié)合，同時沿C軸交替堆積排列而成。在溶劑熱條件下，GO的存在并沒有對合成的BiOCl納米片產(chǎn)生影響。當(dāng)GO沒有用聚乙烯吡咯烷酮前處理時，BiOCl納米片在GO表面隨機的生長，經(jīng)過統(tǒng)計，圖1(b)中站立的BiOCl納米片與躺著的BiOCl納米片的比例基本差不多，均保持在50％左右。當(dāng)用PP對氧化石墨烯進行前處理后，圖1(a)中，GO表面負載的BiOCl納米片幾乎全部是躺著的，比例可以達到98％。充分說明PP在兩相的界面調(diào)控中扮演著十分重要的角色。[0036] 實施例2：低溫等離子體作用下，合成的復(fù)合催化劑在氧化OCs中的應(yīng)用：[0037] 選用甲苯作為實驗?zāi)Ｐ?，采用低溫離子體技術(shù)(NTP)復(fù)合催化劑進行降解OCs的實驗。采用介質(zhì)阻擋放電的工作原理設(shè)計了NTP的反應(yīng)器卷曲的不銹鋼網(wǎng)分別置于石英管的內(nèi)外側(cè)，連接外部的高壓交流電源(Y16J12516)充當(dāng)放電的正負電極。取2?10mg合成的復(fù)合光催化劑分散到5?20μL的乙醇溶液中，后加入5?20μL的萘酚，分散均勻后涂布到1cm×4cm的ITO導(dǎo)電玻璃上，40?80℃烘干備用。按照此種方法將催化劑固定到ITO導(dǎo)電玻璃上，按照如圖2所示，交替固定在NTP的反應(yīng)腔體內(nèi)部。選用甲苯作為測試氣體。通過氣體流量計控制將進氣口的速率控制在1.5L/min，電源輸入功率控制在10w，通過OCs檢測器(PGM?7320，華瑞?霍尼韋爾公司)來檢測反應(yīng)前后OCs氣體濃度的變化情況，OCs的降解率通過如下的公式計算：

[0038][0039] 1)將實施例1中制備的GO?BiOCl(001)催化劑分散到10μL的無水乙醇溶液中，后加入10μL的萘酚，分散均勻后涂布到1cm×4cm的ITO導(dǎo)電玻璃上，60℃烘干備用；[0040] 2)按照如圖2所示，圖中，進氣口1，不銹鋼外電極2，石英管3，不銹鋼內(nèi)電極4，合成的復(fù)合催化劑5，ITO玻璃6，出氣口7，聚四氟乙烯塞子8。[0041] ITO玻璃6交替固定在NTP的反應(yīng)腔體內(nèi)部。選用甲苯作為測試氣體。通過氣體流量計控制將進氣口的速率控制在1.5L/min，交流電源輸入功率控制在10w，通過OCs檢測器(PGM?7320，華瑞?霍尼韋爾公司)來檢測反應(yīng)前后OCs氣體濃度變化情況。[0042] 降解率對比[0043] 對比例1：本對比例與實施例2的不同之處在于，未加催化劑，低溫等離子體單獨使用降解OCs。[0044] 對比例2：本對比例與實施例2的不同之處在于，使用純的BiOCl作為催化劑，復(fù)合低溫等離子體降解OCs。[0045] 對比例3：本對比例與實施例2的不同之處在于，使用GO?BiOCl(110)作為催化劑，復(fù)合低溫等離子體降解OCs。[0046] 如圖3所示，不同催化劑在等離子體驅(qū)動下，圖(a)降解甲苯的趨勢圖；圖(b)降解率統(tǒng)計圖。[0047] 將BiOCl置于等離子體中可以有效的提高作業(yè)效率。BiOCl可以作為等離子體的良好補充，當(dāng)受到高能電子的撞擊時，發(fā)生類似光催化的反應(yīng)產(chǎn)生載流子參與到甲苯的氧化降解反應(yīng)中去。通過這個路徑，等離子體腔體內(nèi)部的大量高能電子能夠得到最大程度的利用，因此其去除效率也得到了明顯的提升。而氧化石墨烯復(fù)合后的GO?BiOCl樣品由于氧化石墨烯構(gòu)筑的電子快速傳輸通道的存在，其具有更加優(yōu)良的電子轉(zhuǎn)移動力學(xué)，載流子復(fù)合的可能性大大降低。因此表現(xiàn)出了更好的催化活性。在將接觸界面進行調(diào)控以后，獲得了一個在此功率條件下達到的最好的甲苯去除效率60.08％。這主要是歸功于兩相之間具有更快的電子傳遞效率和更短的電子轉(zhuǎn)移路徑。BiOCl獨特的層狀結(jié)構(gòu)具有較大的空間來極化相應(yīng)的原子和原子軌道，從而可以誘導(dǎo)在(001)方向上產(chǎn)生內(nèi)部電場，故光生載流子在內(nèi)部電場作用下可以沿著(001)方向?qū)崿F(xiàn)有效的分離和轉(zhuǎn)移。其次，當(dāng)BiOCl與氧化氧化石墨烯的接觸界面為001面時，表面會有更多的活性位點提供給甲苯分子進行氧化降解。