[發明專利]一種甲醛催化降解用負載鉑單質紙基碳纖維及其制備和應用

有效

• 申請號: 202110636642.0
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113477248B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 任俊莉;張曉;鄭潤;林琦璇;劉昕昕
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J35/06;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/16;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發明公開了一種甲醛催化降解用負載鉑單質紙基碳纖維及其制備和應用。本發明由雙醛氧化的木質纖維作為載體和還原劑，原位還原氯鉑酸，制備得到負載型鉑基催化劑，并將其進行抄紙、碳化和活化來制備負載鉑的紙基活性碳纖維，然后將其應用于甲醛催化降解。本發明所述方法具有綠色合成，成本低的優點，有良好的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于負載型催化劑領域，具體涉及一種甲醛催化降解用負載鉑單質紙基碳纖維及其制備和應用。本發明由雙醛氧化的木質纖維作為載體和還原劑，原位還原氯鉑酸，制備得到負載型鉑基催化劑，并將其進行抄紙、碳化和活化來制備負載鉑的紙基活性碳纖維，負載鉑的紙基活性碳纖維作為甲醛降解催化劑，可原位吸附和催化降解甲醛。

背景技術

隨著世界經濟的發展，環境問題變得越來越嚴重。在污染源中，揮發性有機化合物(V℃s)氣體是對人類和環境有害的大氣污染物。因此，必須要尋找去除V℃s氣體的有效方法。其中催化氧化是一種高效去除V℃s氣體的方法。該催化劑主要包括如MnO₂、CuO及ZnO等過渡金屬氧化物及如Pt、Pd等貴金屬。其中貴金屬Pt由于突出的催化能力成為研究的熱點。為了減少催化劑的使用量，防止催化劑顆粒團聚，提高其催化活性，一般會將催化劑負載在載體上。常用的載體大多數是金屬氧化物像Al₂O₃、Fe₂O₃及CeO₂等，這些載體的表面積相對較小，吸附能力不高。而木質碳纖維(CF)載體與金屬氧化物載體相比，具有較大的比表面積、豐富的微孔及出色的吸附能力等特點。另外，大多數還原氯鉑酸的還原劑是甲酸，甲醇等有機物，污染嚴重。木質碳纖維前體(木質纖維原料)經過高碘酸鈉氧化后可作為還原氯鉑酸的還原劑，無需再加入任何有機物作為還原劑，整個合成過程更加綠色，更加方便。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種甲醛催化降解用負載鉑單質紙基碳纖維的制備方法。

本發明以雙醛氧化的木質纖維作為載體和還原劑，原位還原氯鉑酸，制備得到負載型鉑基催化劑，并將其進行抄紙、碳化和活化來制備負載鉑的紙基活性碳纖維，不使用任何有機物，合成過程更加綠色。

本發明的另一目的在于提供上述方法制得的一種甲醛催化降解用負載鉑單質紙基碳纖維。

本發明的再一目的在于提供上述一種甲醛催化降解用負載鉑單質紙基碳纖維在甲醛催化降解中的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種甲醛催化降解用負載鉑單質紙基碳纖維的制備方法，由雙醛氧化的木質纖維作為載體和還原劑，原位還原氯鉑酸，制備得到負載型鉑基催化劑，并將其進行抄紙、碳化和活化來制備負載鉑單質的紙基活性碳纖維，包括以下步驟：

(1)將雙醛氧化的木質纖維置于氯鉑酸溶液中，于100～150℃下反應1～5h，過濾，洗滌，干燥，得到負載鉑單質的雙醛氧化木質纖維；

(2)將負載鉑單質的雙醛氧化木質纖維浸泡在蒸餾水中，經疏解后抄造紙張，干燥；

(3)在N₂或惰性氣體氛圍下，將步驟(3)所得紙張先升溫至200～300℃，接著升溫至400～500℃并保溫30～180min，再升溫至600～800℃并保溫30～180min，冷卻，得到負載鉑單質的紙基碳纖維；

(4)將負載鉑單質的紙基碳纖維在活化劑水溶液中浸泡，然后在N₂或惰性氣體氛圍下，將浸泡后的負載鉑單質的紙基碳纖維于600～800℃下活化60～180min，冷卻，再在酸溶液中浸泡，洗滌至中性，干燥，得到甲醛催化降解用負載鉑單質紙基碳纖維。

優選地，步驟(1)所述雙醛氧化的木質纖維由以下方法制得：