[發明專利]一種MOF-253封裝金屬納米顆粒催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011429514.0
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112642486B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 王曦;麥裕良;蔣婷婷;陳佳志;陳曉填;李媛
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院化工研究所
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01D53/72;B01D53/86;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 慶之

本發明公開了一種MOF?253封裝金屬納米顆粒催化劑及其制備方法和應用，這種MOF?253封裝金屬納米顆粒催化劑包括載體和活性組分；其中，載體為金屬有機骨架材料MOF?253，活性組分為PdCo合金納米顆粒；PdCo合金納米顆粒被封裝于MOF?253的內腔之中。本發明制得的MOF?253封裝金屬納米顆粒催化劑中，PdCo合金納米顆粒都被封裝在MOF?253的內腔中，PdCo合金納米顆粒粒徑均勻且高度分散，具有非常高的活性，將其應用于乙醛的催化氧化反應中，表現出優異的催化性能。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，特別是涉及一種MOF-253封裝金屬納米顆粒催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著人們生活水平的不斷提高及汽車工業的迅速發展，汽車已經走進了尋常百姓的日常生活，由于人們環保意識及自我保護意識的不斷提高，與身心健康直接相關的車內空氣質量污染問題日益得到關注。人們已經意識到車內空氣污染已經成為一個隱形的殺手，其中揮發性有機化合物(VOCs)的污染最為顯著，嚴重危害人體健康。

目前各整車廠針對于車內VOCs的管控主要是通過開發使用綠色環保材料，降低車內使用材料和零件中各對象物質的直接添加量，進而降低整車的VOCs釋放量。但是，乙醛并非是材料和零件中的直接添加物，而是在使用過程中由其他物質分解產生，受季節、環境的影響較大，也是整車的易超標物質，其產生機理、影響因素一直以來就是汽車行業研究的熱點和管控的難點。國標GB/T 27630-2011中規定的車內VOCs所控制的八項物質中，乙醛是最難控制的物質，其在行業內的整體均值為0.078mg/m³，嚴重超出了規定限值0.050mg/m³。車內主要內飾零部件座椅、門護板、頂棚、地毯、前圍、儀表板、副儀表板、備胎蓋板等的乙醛含量，是導致整車乙醛含量超標的主要原因。

乙醛是一種具有刺激性的氣體污染物，長期吸入乙醛氣體會出現頭痛、惡心、免疫力降低、過敏等癥狀，嚴重的還會導致畸形、癌癥等。因此研究有效降解乙醛氣體的技術手段就顯得尤為重要。目前，對乙醛的處理主要有吸附劑吸附、光觸媒光催化以及熱催化氧化除乙醛等方法。對于吸附法，當活性炭/分子篩等吸附劑達到吸附飽和時就會失效，如果不及時更換還有可能脫附乙醛產生二次污染。光催化法采用光觸媒(TiO₂)降解乙醛，但通常需要外加紫外光源，可見光下的降解效率較低，限制了其廣泛應用。而熱催化氧化法可以將乙醛完全氧化為CO₂和H₂O，不會產生二次污染，是除乙醛最徹底的方法，具有重要的實際應用價值。但目前開發的單一的催化劑都存在吸附性不理想，無法在表面富集，催化效率低；在大多數情況下，完全轉換乙醛的溫度較高，在某些情況下甚至高于200℃。這些問題成為催化凈化材料發展的掣肘，需要改進制備方法和工藝，制備多孔材料等以增加催化劑比表面積，或通過摻雜、負載、改性等方法制備復合型催化劑，提高對乙醛的催化效率。

發明內容

為了解決目前乙醛催化凈化材料存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種MOF-253封裝金屬納米顆粒催化劑PdCo@MOF-253，本發明的目的之二在于提供這種MOF-253封裝金屬納米顆粒催化劑的制備方法，本發明的目的之三在于提供這種MOF-253封裝金屬納米顆粒催化劑在乙醛催化氧化反應中的應用。

本發明的發明構思如下：通過采用鋁鹽與多齒羧酸配體配位形成金屬有機骨架材料MOF-253，同時利用多齒羧酸配體中的聯吡啶單元與Pd鹽、Co鹽耦合配位，通過溶劑熱一步法制備MOF-253固載PdCo鹽材料，然后在還原性氣氛下熱處理，制得MOF-253封裝PdCo合金的納米顆粒催化劑PdCo@MOF-253。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

本發明提供了一種MOF-253封裝金屬納米顆粒催化劑，這種MOF-253封裝金屬納米顆粒催化劑包括載體和活性組分；其中，所述載體為金屬有機骨架材料MOF-253，所述活性組分為PdCo合金納米顆粒；所述PdCo合金納米顆粒被限域在MOF-253框架的內腔中。