[發明專利]鉑基催化劑和其制備方法、包含鉑基催化劑的整體式催化劑以及它們的應用

在審

• 申請號: 201610536603.2
• 申請日: 2016-07-08
• 公開（公告）號: CN107583641A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 修同平;周清;莊承鋼;侯維敏;曹勇;劉永梅;李澤君
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 郭輝

技術領域

本發明涉及鉑基催化劑和其制備方法、包含鉑基催化劑的整體式催化劑以及它們的應用，尤其涉及用于去除揮發性有機化合物例如甲醛的鉑基催化劑。

技術背景

室內環境對于人類的健康起到重要作用。從建筑、裝修材料和消費產品中釋放的甲醛(HCHO)是室內環境中的一種主要的揮發性有機化合物(VOC)。已知甲醛會導致鼻腔瘤，并會刺激眼睛、呼吸道和皮膚的各種粘膜。由于對氣載甲醛的不利于健康的影響與日俱增，在低溫、尤其是室溫下完全消減甲醛或者至少將住宅和工作場所的甲醛降低到最大允許暴露水平(約0.1ppm)是具有顯著的實際好處的。

對現有去除甲醛方法的一項調查表明：催化氧化是以最小能量輸入來有潛力的、全面且可持續消除甲醛的唯一方法。為了滿足對室內空氣凈化的低能源需求和低甲醛濃度的要求，需要一種具有非常活性的催化劑。一個目前已知的活性催化劑是基于負載的金屬鉑納米顆粒(NP)，其即使在室溫下也已證明可有效地進行甲醛氧化。雖然最近新的鉑催化劑研發取得了顯著的進展，但是仍需要開發一種具有催化有效性和成本有效性的真正適用的材料。

從工程的角度來看，其必要成分包括整體式結構的催化劑的空氣凈化系統比其粉狀或顆粒狀對應物具有引人注目的優點，因為其壓降低、且傳質高效。與公知的車輛排放控制技術類比，這種能夠處理污染的空氣工藝的整體式結構的催化劑體系將廣泛適用于幾乎所有的情形，包括住宅、辦公樓和工業生產設施。這里的關鍵技術挑戰是開發新的、具有成本效益的催化劑，以在環境溫度下高效地完全氧化甲醛，具有足夠的穩定性和耐久性。

因此，需要提供一種新的具有催化有效性和成本有效性的催化劑，用于去除揮發性有機化合物，尤其是甲醛。

發明內容

本發明示例實施方式的目的在于解決現有技術中存在的上述和其它的不足。

一方面，本發明實施方式提供一種鉑基催化劑，該催化劑包含Pt⁰/PtO_x納米復合物。

在一些實施方式中，以該催化劑中鉑的總摩爾數計，所述Pt⁰/PtO_x中呈陽離子形式的鉑占15-70摩爾％、大于15摩爾％到小于70摩爾％、30-70摩爾％或者30摩爾％到小于70摩爾％。

在一些實施方式中，所述鉑基催化劑還包含載體，所述Pt⁰/PtO_x納米復合物分散在所述載體上；任選的，所述載體選自TiO₂、Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂、SnO₂、SiO₂、沸石、粘土、活性炭、纖維素、織物、木粉、多孔陶瓷或它們一種或多種的組合。

另一方面，本發明實施方式提供一種整體式催化劑，該催化劑包含多孔基體以及負載在所述多孔基體上的所述鉑基催化劑。

又一方面，本發明實施方式提供一種制備所述鉑基催化劑的方法，所述方法包括：

提供鉑前驅體溶液；

將所述鉑前驅體溶液施加到載體上；和

將鉑前驅體部分還原，形成包含Pt⁰/PtO_x納米復合物的鉑基催化劑。

在一些實施方式中，所述制備所述鉑基催化劑的方法還包括：使所述鉑前驅體溶液與配位體接觸，以使形成的鉑配位化合物具有與所述載體相反的電荷。

在一些實施方式中，所述載體帶負電荷，且所述鉑配位化合物帶正電荷。

在一些實施方式中，所述配位體選自NH₃、NH₃Cl_x、CH₃NH₂和NH₂CH₂CH₂NH₂，其中，x＝1-3。

又一方面，本發明實施方式提供所述鉑基催化劑在去除揮發性有機化合物，尤其是甲醛中的應用。

又一方面，本發明實施方式提供所述整體式催化劑在去除揮發性有機化合物，尤其是甲醛中的應用。

相比常規的金屬鉑催化劑，本發明所述鉑基催化劑(Pt⁰/PtO_x基催化劑)和整體式催化劑證明具有更好的性能：更高的催化效率和更長的使用壽命。

通過下面的詳細描述、附圖以及權利要求，其他特征和方面會變得清楚。

附圖說明