[發明專利]一種催化消除空氣中苯系物的TiO2

在審

• 申請號: 202110362895.3
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113083269A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王丹亮;萬遠鑫;韓小兵;韓影;盛亞龍
• 申請（專利權）人: 南京風清揚健康科技有限公司
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;C25D11/26;B82Y40/00;F23G7/07
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務所 32305
• 代理人: 劉林

本發明提供了一種催化消除空氣中苯系物的TiO₂催化劑，屬于催化凈化苯系物污染領域，所述TiO₂催化劑通過陽極氧化法獲得，具有多孔有序納米管結構；該TiO₂催化劑的制備流程包括一次氧化、二次氧化、氟化銨浸泡、高溫退火等步驟。本發明的催化劑以非貴金屬鈦氧化形成具有多孔有序納米管結構的TiO₂氧化物為活性組分，大幅度降低了催化劑成本，催化劑比表面積高且穩定性好，在高反應空速、低反應溫度下表現出良好的苯系物催化燃燒活性，具有很好的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種苯系物催化燃燒的非貴金屬催化劑技術領域，具體為一種催化消除空氣中苯系物的TiO₂催化劑及其制備方法。

背景技術

揮發性有機化合物是臭氧、光化學煙霧和二次氣溶膠的前體，一直被認為是造成空氣污染的主要因素。許多VOCs由于其劇毒、惡臭、易導致基因突變和致癌等特點，對人體健康造成了巨大威脅，其中苯系物的危害更加突出。隨著城市化和工業化的發展，苯系物的來源多種多樣，室外來源如化工廠、煉油廠、制鞋廠、食品加工廠、印刷廠、紡織廠、皮革廠和電子元件廠等；室內來源主要是木質家具、辦公材料、絕緣材料、清潔試劑、壁爐等。控制苯系物的排放可以基于回收和徹底降解兩種技術。基于降解的方法是采用燃燒，催化氧化或生物氧化等技術。其中催化氧化法是最經濟有效的技術之一，其目標是完全分解苯系物，而不像其他技術(例如冷凝和吸附)只是將其轉移為另一相。

苯系物催化氧化的關鍵是高效催化劑的開發，目前主要有貴金屬和過渡金屬氧化物催化劑。常見的貴金屬催化劑有Pt、Pd、Rh和Au等，它們具有高活性，但價格昂貴，容易燒結或中毒而失活。常見的過渡金屬氧化物催化劑有MnO_x、Co₃O₄、CeO₂、CuO、Fe₂O₃和Cr₂O₃等。它們易于獲得，使用壽命長，可再生，價格低廉，抗中毒，以及可以實現各種尺寸和形貌的合成，被視為是貴金屬催化劑的一種理想的替代選擇。

現有的金屬氧化物存在以下的問題：(1)常規的金屬氧化物存在比表面積小、孔隙不發達、孔徑分布無規律等缺陷，這大大限制了其催化性能的發揮；(2)缺乏將多孔氧化物用于苯系物的催化消除的催化劑。

發明內容

針對上述缺陷，本發明一種用于催化消除空氣中苯系物的TiO₂催化劑及其制備方法，該催化劑比表面積大且具有良好的低溫苯系物催化燃燒活性。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種催化消除空氣中苯系物的TiO₂催化劑，該TiO₂催化劑的活性組分為TiO₂氧化物，該氧化物通過陽極氧化法獲得，具有多孔有序納米管結構。

作為上述技術方案的改進，包括以下步驟：

1)鈦片拋光：將切割好的鈦片完全浸入配置好的拋光液中，浸泡后迅速取出放入去離子水中浸泡，然后取出鈦片吹干備用；

2)一次氧化：將步驟1)中的鈦片作陽極，石墨作陰極，在含氟化銨和水的乙二醇電解液中運用兩電極體系氧化，將所述氧化樣品用去離子水浸泡，然后沖洗晾干；

3)超聲脫膜：將步驟2)所得一次氧化樣品，放入去離子水中，進行超聲脫膜處理；

4)二次氧化：將步驟3)所得樣品以步驟2)所述的相同條件進行二次陽極氧化，氧化完成后，取出樣品在去離子水中浸泡，然后沖洗干凈、晾干；

5)氟化銨浸泡：將步驟4)所得二次氧化樣品在氟化銨水溶液中浸泡一段時間，然后取出沖洗、晾干備用；

6)高溫退火：在馬弗爐中將步驟5)所得樣品進行退火處理，制得所述TiO2催化劑。