[發明專利]一種降解可揮發性有機污染物催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710695997.0
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107537479B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 劉保順;張瑞;王江炎;程凱;趙修建
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01J23/66;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鄔麗明

本發明涉及一種降解可揮發性有機污染物催化劑及其制備方法。該催化劑包括基體以及負載于基體表面的金，金以離子形式存在，基體為半導體氧化物，金與半導體氧化物的質量比為0.0001～0.0003:100，該催化劑為熱催化劑。該催化劑的制備方法為：1)配制pH值為6～8的氯金酸水溶液；2)將半導體氧化物粉體加入氯金酸水溶液中；3)步驟2)所得混合物攪拌、離心、去除上清液后將所得的沉淀烘干；4)步驟3)所得沉淀物在300?350℃馬沸爐中煅燒3～5小時，然后隨爐冷卻至室溫，取出研磨后得到摻雜改性的降解可揮發性有機污染物催化劑。通過該方法制得的催化劑具有比其他方法更高的熱催化活性，制造成本低，易于實現工業化生產。

技術領域

本發明屬于無機材料環境凈化技術領域，具體涉及一種降解可揮發性有機污染物催化劑及其制備方法。

背景技術

可揮發性有機物(VOCs)是指在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機化合物，包括烷類、芳烴類、醛類、酮類等。VOCs的危害很明顯，當居室中VOCs濃度超過一定濃度時，在短時間內人們會感到頭痛、惡心、嘔吐、四肢乏力；嚴重時會抽搐、昏迷、記憶力減退。居室內VOCs污染已引起人們的重視。

我國室內空氣中的VOCs問題比較嚴重。劣質的建筑材料和裝修材料流入市場以及室內裝修采用了過多的合成材料、涂料，從而引起的超標問題必須引起我們的關注。為了防塵隔音或空調采暖節能而使門窗過于嚴密新風量小甚至沒有新風也是引起VOCs濃度上升的一個很重要的因素。對此，有研究者提出了下列建議措施：

①控制污染源，選用綠色環保型裝修材料，減少污染發生量是控制污染的首要條件。日本、美國等國家將光催化技術應用到新型建筑裝飾材料的開發中，在墻紙、家具面板、日光燈、窗玻璃上涂敷TiO₂薄膜，通過光催化氧化來去除VOCs和細菌。但是其成本較高，無法實行商業化推廣。

②吸附技術控制室內VOCs。吸附技術是目前去除室內VOCs最常用的控制技術，常用的吸附劑有：顆粒活性炭、活性炭纖維、沸石、子篩、多孔粘土礦石、活性氧化鋁及硅膠等，其中又以顆粒活性炭、含高錳酸鉀的活性氧化鋁及改性顆粒性炭最常用。但是吸附材料使用周期短，且由于一些化合物(如甲醛等)的反應性和對熱的不穩定，不易從吸附劑上回收，不能徹底清除VOCs；

③光催化氧化技術控制室內VOCs。光催化氧化技術主要是利用TiO₂等半導體材料的光催化性能，氧化吸附在催化劑表面的VOCs，生成CO₂和H₂O。目前的研究表明，室內空氣中的大多數VOCs都能被光催化氧化，然而關于其氣相光催化降解的產物卻一直存在爭議。理論上光催化能夠完全氧化VOCs，但實際應用中VOCs的光催化反應可能會產生如醛酮、醋和酸等中間產物。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種Au負載量小且能高效降解可揮發性有機污染物的熱催化劑以及該催化劑的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

本發明所述的催化劑包括基體以及負載于所述基體表面的金，金以離子形式存在，基體為半導體氧化物，所述金與半導體氧化物的質量比為0.0001～0.0003:100。

上述方案中，所述半導體氧化物可以為ZnO或CeO₂，也可以為TiO₂，若為TiO₂，TiO₂為銳鈦礦和金紅石的混合晶型。

本發明所述的降解可揮發性有機污染物催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)配制pH值為6～8的氯金酸水溶液；

2)將半導體氧化物粉體加入氯金酸水溶液中，所述Au與半導體氧化物中金屬元素的質量比為0.01～0.05:100；