[發明專利]一種用于催化氧化消除甲醛的催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811403437.4
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109692682A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 李偉;劉琛欣;關慶鑫
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J37/02;B01J37/16;B01D53/86;B01D53/72
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本發明涉及一種用于催化氧化消除甲醛的催化劑及其制備方法。該催化劑以活性炭為載體，鉑為主要活性中心，通過Na₂CO₃和氫氣焙燒對活性炭進行預處理，提高催化劑對甲醛的吸附性能，實現甲醛在活性炭孔內富集；通過加入分散劑、還原劑、促進劑，實現了催化劑上低負載量鉑的高分散，得到極小尺寸的鉑納米顆粒，暴露更多的催化活性位點，從而使得催化活性大大提高，能夠在室溫條件下，持續性地將在催化劑內富集的甲醛催化氧化為二氧化碳和水，具有良好的實際應用前景。

技術領域

本發明提出了一種用于催化氧化消除甲醛的催化劑及其制備方法，屬于室內甲醛脫除用催化劑的制備技術領域。

背景技術

近年來，隨著大氣污染的日漸加重，室內空氣污染也得到越來越多的關注。室內揮發性有機物的持續性釋放，給人們的健康帶來極大威脅，而其中，甲醛是最為常見的室內揮發性有機物，且對人體危害極大。在2017年10月世界衛生組織（WHO）和國際癌癥研究機構（IARC）剛剛評估公布的致癌物清單中，甲醛位列第一類人體致癌物質。室內裝修所用的板材、涂料、粘合劑等大都會持續性地釋放甲醛，因此研究出高效穩定的甲醛脫除劑對人們的健康生活具有十分重要的現實意義。

目前已有許多室內甲醛治理方法，主要有通風換氣法、生物凈化法、吸附法、等離子體空氣凈化法、光催化氧化法、熱催化氧化法等。其中通風換氣法最為常見，但受到天氣等因素制約。植物凈化法是指通過植物的新陳代謝或細菌的分解來消除甲醛的方法，效率低，甲醛消除效果不明顯。吸附法是我國目前最常見的甲醛去除方法，其原理是利用多孔性材料的吸附性能，吸附甲醛分子。常見的吸附劑有：分子篩、活性炭、多孔粘土、沸石等。但是吸附法具有對低濃度甲醛消除效果較差、存在吸附飽和、甲醛脫附造成二次污染等缺點。等離子法和光催化法雖然在實驗室的微反應中效果較好，但是由于反應條件復雜，且會產生有害的中間產物，在實際生活應用中受到限制。熱催化轉化法具有效率高、成本低、無污染等優點，是目前最有效且最具研究前景的甲醛消除方法，特別是負載型貴金屬催化劑，其催化溫度低，效率高，能夠在室溫下實現甲醛的催化氧化，是目前該領域的課題研究熱點。

貴金屬負載型催化劑能夠在較低溫度下催化甲醛氧化為CO₂和H₂O。目前，常用的幾種貴金屬有Ag，Au，Pt，Pd等，其中負載型Pt催化劑是應用最為廣泛的一類。負載型Pt催化劑的穩定性高，可實現室溫下催化氧化甲醛，但由于其價格昂貴，如何實現Pt低負載量、高分散、高活性是目前研究的難點。傳統的氫氣還原法，在高溫下易使Pt發生團聚，導致Pt納米粒子粒徑大、分散度低，致使其活性的提高嚴重受限。本發明提出了一種低鉑負載量的用于催化氧化消除甲醛的催化劑及其制備方法。

發明內容

為了克服上述制備方式中存在的不足，實現低貴金屬負載量的催化劑室溫下有效去除甲醛，同時進一步提高催化劑的甲醛催化氧化活性，本發明提出了一種用于催化氧化消除甲醛的催化劑及其制備方法。

本發明采取的技術方案如下：

方案1. 一種用于催化氧化消除甲醛的催化劑的制備方法，其特征在于包含以下步驟：

（1）室溫條件下，利用等體積浸漬法，將Na₂CO₃浸漬于活性炭中，并在80-150 ℃下烘干；然后將烘干后的樣品在氫氣氣氛下400-600 ℃焙燒至少4小時，得到預處理的活性炭；其中Na₂CO₃與活性炭的質量比為0.01-0.03: 1；

（2）將促進劑溶于去離子水中得到促進劑溶液，之后加入KOH將溶液pH值調至9-11，利用等體積浸漬法，將上述溶液浸漬到預處理的活性炭中，在80-120 ℃下烘干后，在氮氣氣氛下350-500 ℃焙燒至少5小時，得到樣品A；其中促進劑與預處理的活性炭質量比為0.01-0.25: 1；