[發明專利]一種三氧化鎢納米顆粒修飾鉑合金納米串催化劑、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110762805.X
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113398927A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 陳忠偉;余愛萍
• 申請（專利權）人: 浙江晨陽新材料有限公司
• 主分類號: B01J23/652
• 分類號: B01J23/652;B01J23/89;B01J37/34;G01N27/26
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 田靜

本發明公開一種三氧化鎢納米顆粒修飾鉑合金納米串催化劑制備方法，包括以下步驟：步驟一、制備合金前驅物溶液和三氧化鎢納米顆粒聚乙烯吡咯烷酮分散液；步驟二、將合金前驅物溶液加入到三氧化鎢納米顆粒聚乙烯吡咯烷酮分散液中，超聲混合形成均勻的靜電紡絲溶液；步驟三、將步驟二制得靜電紡絲溶液靜電紡絲于鋁箔接收屏表面；步驟四、將步驟三形成的紡絲膜從鋁箔接收屏剝離，轉移至管式爐中，在氬氣氣氛下加熱至500^oC并保溫除去聚乙烯吡咯烷酮；步驟五、熱還原得目標組合物；本發明還公開了催化劑以及應用有催化劑的甲醛傳感器；本發明甲醛檢出限低，不易中毒，可靠性好，且制備簡便。

技術領域

本發明涉及甲醛催化分解技術領域，特別是涉及一種三氧化鎢納米顆粒修飾鉑合金納米串催化劑、制備方法及應用。

背景技術

甲醛又稱蟻醛，是一種無色的具有刺激氣味的揮發有機化合物。它不僅刺激眼睛、呼吸道，造成肝及免疫系統損傷，而且它還是第一類致癌物，具有強致癌性。由于甲醛廣泛存在于各種化工涂料、合成材料、建筑材料、人造板、地毯合成物、洗滌劑等等，所以大量新裝修房的室內空氣甲醛超標（0.08 ppm, GB/T16G127-1995）。因此，準確檢測并監測室內甲醛濃度，對保障人民的健康至關重要，具有非常重要的實際意義。常見的甲醛檢測方法有：比色法、氣相/液相色譜法、半導體氧化物傳感器。它們要么靈敏度不高，要么儀器復雜、成本高昂，要么需要較高的工作溫度（~300^oC）。這些問題使得它們不適用于日常的室內環境的甲醛濃度檢測。相比較而言，電化學甲醛傳感器，尤其是燃料電池型甲醛傳感器，可以克服上述問題，以較為簡單輕便的設計，適中的成本，簡易的室溫操作，達到所需的高靈敏度的甲醛檢測和監測。

現有的燃料電池型甲醛傳感器主要還是以高載量的鉑催化劑或是與其他貴金屬（Ru,Pd,Ir）的合金催化劑來催化甲醛的電化學氧化。甲醛在鉑表面的氧化過程如圖1。不論是那一條反應路徑，都會產生中間產物CO。當后續的氧化成CO₂的步驟受限，大量積累的CO便會是催化劑“中毒”，降低反應活性，降低催化劑的穩定性。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種三氧化鎢納米顆粒修飾鉑合金納米串催化劑制備方法，該發明有效降低貴金屬的用量，同時具有良好的電化學催化甲醛的效果。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：一種三氧化鎢納米顆粒修飾鉑合金納米串催化劑制備方法，包括以下步驟：

步驟一、制備合金前驅物溶液和三氧化鎢納米顆粒聚乙烯吡咯烷酮分散液；

將鉑前驅物和摻雜金屬前驅物溶解于甲醇形成合金前驅物溶液；

將聚乙烯吡咯烷酮溶解于甲醇；

三氧化鎢納米顆粒加入到聚乙烯吡咯烷酮的甲醇溶液中，超聲分散得三氧化鎢納米顆粒聚乙烯吡咯烷酮分散液；

步驟二、將合金前驅物溶液加入到三氧化鎢納米顆粒聚乙烯吡咯烷酮分散液中，超聲混合形成均勻的靜電紡絲溶液；

步驟三、將步驟二制得靜電紡絲溶液靜電紡絲于鋁箔接收屏表面；

步驟四、將步驟三形成的紡絲膜從鋁箔接收屏剝離，轉移至管式爐中，氬氣下加熱至500^oC并保溫除去聚乙烯吡咯烷酮；

步驟五、熱還原得目標組合物；

經過步驟四后待溫度降至300^oC,將氬氣換成氫氣，熱還原1h；待管式爐恢復室溫，收集黑色目標產物。

優選鉑前驅物為乙酰丙酮鉑或者氯鉑酸。

優選摻雜金屬前驅物為鈷鹽、鎳鹽或者鐵鹽。本發明使用的摻雜金屬前驅物賤金屬，有效降低成本，同時保持良好的甲醛催化性能。本發明旨在開發一種缺陷化氧化鎢納米顆粒修飾的一維鉑合金納米串催化劑，提高甲醛電化學氧化的活性和穩定性，消除中間產物對對催化劑的毒化現象，從而提高甲醛傳感器的靈敏度、選擇性、穩定性和可靠性。同時，通過合金化和引入缺陷化氧化鎢納米顆粒降低鉑的用量，可以進一步降低甲醛傳感器的成本