[發明專利]一種氧化態的非鉑族金屬催化劑在催化氧化甲醛中的應用

在審

• 申請號: 201910757954.X
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110548508A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 萬紹隆;章麗娜;王勇
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 11407 北京彭麗芳知識產權代理有限公司
• 代理人: 彭麗芳

本發明公開了一種氧化態的非鉑族金屬催化劑在催化氧化甲醛中的應用：先將金屬前驅體浸漬在載體上，然后將所得固體干燥后進行焙燒制備得到氧化態金屬催化劑，最后將處理后的金屬催化劑應用于催化氧化甲醛中。在催化氧化甲醛的過程中起主要作用的是金屬催化劑中氧化態金屬及載體共同作用。本發明所提供的氧化態的非鉑族金屬催化劑制備方法，簡單易行，且不需要耗費氫氣，能節約能源；本發明所使用的催化劑原料價格低廉，適合于大規模工業化生產；此外，本發明所提供的催化氧化甲醛的方法還具有優異的活性，在60℃即可將甲醛轉化為CO₂和H₂O，所用催化劑具有優異穩定性，反應持續180h不失活，這在實際應用中能有效地降低除甲醛的成本。

技術領域

本發明涉及催化氧化甲醛催化劑的應用，具體涉及一種氧化態的非鉑族金屬催化劑在催化氧化甲醛中的應用。

背景技術

甲醛是危害室內空氣污染的主要來源之一。甲醛容易從建筑和家具材料中釋放出，釋放期可長達15年。長期接觸甲醛可能會對人類健康造成嚴重影響，如過敏反應、皮炎、鼻咽癌和白血病。2006年，甲醛被世界衛生組織列為致癌和致畸物質。鑒于甲醛對人體的危害，世界各國對室內甲醛濃度有嚴格的規定。因此，從室內空氣中有效去除甲醛對改善室內空氣質量和保證人體健康至關重要。

去除甲醛的常用方法有：物理吸附法，等離子體法，光催化氧化法和催化氧化法。與其它方法相比，催化氧化法能夠將甲醛轉化為CO₂和H₂O，且不會產生有害的副產物；然而，開發具有高活性和穩定性的有效催化劑且能在室溫下完全氧化甲醛仍為非常有挑戰的問題。

在低溫催化氧化甲醛反應中，活性金屬通常使用的都是鉑族催化劑，且催化劑表面需含有羥基，這有利于提高催化活性(Zhang C，Liu F，ZhaiY，et a1.Alkali-Metal-Promoted Pt/TiO2 Opens a More Efficient Pathway to Formaldehyde Oxidation atAmbient Temperatures[J].AngewandteChemie International Edition，2012，51(38)：9628-9632)。目前在催化劑表面構建羥基的方式主要分為兩種，一種是利用富羥基載體構建催化劑(Yan Z，Xu Z，Yu J，et al.Highly active mesoporous ferrihydritesupported pt catalyst for formaldehyde removal at room temperature[J].Environmental Science&Technology，2015，49(11)：6637)，另一種是對載體進行修飾(Yan Z，Xu Z，Yu J，et al.Enhanced formaldehyde oxidation on CeO2/AlOOH-supported Pt catalyst at room temperature[J].Applied Catalysis B：Environmental，2016，199：458-465)。其中，載體修飾目前有兩種方法，一種是通過添加堿金屬改性貴金屬催化劑來提高催化活性(中國專利CN200710121423.9)；另一種是通過添加適量的金屬氫氧化物來提高催化活性(Yang T，Huo Y，Liu Y，et al.Efficientformaldehyde oxidation over nickel hydroxide promoted Pt/γ-Al2O3with a lowPt content[J].Applied Catalysis B：Environmental，2017，200：543-551)。

盡管富羥基催化劑在甲醛氧化應用方面具有重要作用，但是目前構建羥基的方法受空氣相對濕度影響較大，且所構建的羥基穩定性不好。此外，現有技術中國常用的貴金屬催化劑的主要活性位為金屬態，需要利用硼氫化鈉制備或者用氫氣進行還原，才能投入使用，成本較高；并且催化劑在氧氣氣氛中容易氧化，使其穩定性不好；同時大部分催化劑不能重復使用。

發明內容