一种室温去除甲醛的负载型催化剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种室温去除甲醛的负载型催化剂。该室温去除甲醛的负载型催化剂以暴露晶面为{220}和{200}面的纳米棒状二氧化铈为载体，以金为活性组分，其制备方法如下：（1）在超声作用下将1重量份纳米棒状二氧化铈溶于含有0.05～0.1重量份盖帽剂和0.01～0.1重量份分散剂的水溶液中，然后加入四氯金酸水溶液前驱体，分散均匀后用碱性溶液调节pH值得到前驱体溶液；（2）将前驱体溶液干燥，得到粉末状固体，置于管式炉中进行煅烧，研磨得到负载型催化剂。该负载型催化剂室温下催化活性高，能以较快的速率将甲醛氧化为二氧化碳和水（CO2生成速率达1.6～8.3ppm/min）。
【专利说明】一种室温去除甲醛的负载型催化剂
【技术领域】
[0001]本发明属于催化剂【技术领域】，具体涉及一种室温去除甲醛的负载型催化剂。
【背景技术】
[0002]甲醛作为一种常见的室内有毒污染气体，广泛来源于建筑材料、装饰物品以及家具材料等的释放。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌物质，即使低剂量的甲醛，人体长期接触后也会对眼、皮肤和呼吸器官有强烈的刺激效应，具有强烈的致癌和促癌作用，易引起鼻咽癌、结肠癌、细胞核的基因突变和白血病等病症。为了满足日益严格的环境保护规则和人们追求更高品质生活的需要，有效去除室内甲醛气体成为当前迫切需要解决的问题。
[0003]一般来说，去除甲醛有很多方法，包括:吸附(物理吸附和化学吸附)法，等离子技术法，光催化氧化法以及非光催化氧化法等方法。在这些方法中，吸附法是利用活性炭等高比表面物质来吸附甲醛以达到降低甲醛浓度的目的。此法操作方便，然而易带来二次污染，且必须经常更换吸附材料；等离子技术法是通过放电产生大量等离子体氧化空气中的甲醛以达到净化空气的目的。此方法易产生臭氧对空气造成二次污染，且装置复杂；光催化氧化法是利用光催化剂，在特定光源如紫外激发光源的照射下催化氧化甲醛。此方法装置较复杂，且需要提供额外的能量；植物净化法是通过植物如吊兰、虎皮兰等植物来吸收室内的甲醛有毒气体，但效果甚微；室内通风法是通过室内与室外的空气流动来降低室内空气中有害物质的含量，然而甲醛污染源一般需要三到十五年的释放周期，释放周期太长；传统热催化氧化法是利用催化剂在热能的作用下催化氧化甲醛，然而此方法一般需要较高温度。因此，寻求一种在温和条件下(如室温条件下)能够有效降解甲醛的催化剂成为本领域的研究执占。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种室温去除甲醛的负载型催化剂，其无需外加光、热、电等能源，在室温下去除甲醛效率高。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0006]该室温去除甲醛的负载型催化剂以暴露晶面为{220}和{200}面，沿着[110]方向生长的纳米棒状二氧化铈为载体，以金为活性组分，其制备方法如下:
[0007](I)在超声作用下将I重量份纳米棒状二氧化铈溶于含有0.05?0.1重量份盖帽剂和0.01?0.1重量份分散剂的水溶液中，然后加入四氯金酸水溶液前驱体，所述四氯金酸水溶液以金元素计为二氧化铺的0.25?9wt%,分散均匀后用碱性溶液调节pH值至8?12，得到前驱体溶液；
[0008]( 2)将步骤(I)中的前驱体溶液干燥，得到粉末状固体，置于管式炉中，在空气氛围中进行煅烧，煅烧温度为200?400°C，煅烧时间为I?6小时，冷却后研磨得到负载型催化剂。
[0009]按上述方案，所述纳米棒状二氧化铈为面心立方的萤石结构，直径为7?15nm，长径比为3?35:1。
[0010]按上述方案，所述纳米棒状二氧化铈的制备方法如下:将I体积份浓度为0.2?
0.6mol/L的硝酸亚铈水溶液逐滴加入到装有5?8体积份浓度为5?7mol/L的氢氧化钠水溶液的容器中，混合均匀，然后将其在100?140°C下水热反应12?24小时，得到的沉淀物经洗涤、干燥、研磨后，在马弗炉中于450?550°C煅烧2?8小时即得。
[0011]按上述方案，所述洗涤、干燥是经去离子水洗涤后在60?100°C下干燥6?24小时。
[0012]按上述方案，所述催化剂上活性组分金的负载量优选为1.5?3%，金的粒径为2?4nm,以金属态和离子态形式共存。
[0013]按上述方案，步骤(I)所述盖帽剂为半胱氨酸；所述分散剂为聚乙二醇。
[0014]按上述方案，步骤(I)中所述碱性溶液为浓度为0.2mol/L的氢氧化钠水溶液。
[0015]按上述方案，所述步骤(2)中的干燥为将前驱体溶液置于旋转蒸发仪中进行加热，加热温度为50?90°C，加热时间为I?6小时，剩余溶液经减压蒸发，并用去离子水洗涤至没有氯离子存在，干燥研磨得到粉末状固体。
[0016]本发明的有益效果是:本发明所提供的室温去除甲醛催化剂中的纳米棒状二氧化铈载体暴露的晶面为{220}和{200}面，由于这两个面的氧缺陷形成能比较低，更容易促进催化氧化反应的进行，且进一步负载贵金属金后，可使{220}和{200}面的氧缺陷形成能进一步地降低，而有利于活性氧脱出参与催化氧化甲醛，同时空气中的氧气可补充形成的氧缺陷位，以此循环，由此实现室温自发催化氧化甲醛反应的目的。本发明所制备的负载型催化剂中催化甲醒氧化效率高(CO2生成速率达1.6?8.3ppm/min),并且催化剂上贵金属金颗粒与载体纳米棒状二氧化铈结合牢固，长期使用稳定性良好，有效地解决了现有技术中去除甲醛的催化剂需要外加光、热、电等能源或者需要昂贵的成本，且长期使用催化活性不稳定的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例一得到的纳米棒状二氧化铈的TEM照片；
[0018]图2为实施例一得到的纳米棒状二氧化铈的HRTEM照片；
[0019]图3为实施例一得到的负载型催化剂的X射线衍射图谱；
[0020]图4为实施例一得到的负载型催化剂的高角环形暗场扫描透射电子显微镜图像；
[0021]图5为实施例一得到的负载型催化剂中金元素的高分辨率X射线光电子能谱图。
【具体实施方式】
[0022]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0023]实施例一
[0024]将IOmL浓度为0.4mol/L的硝酸亚铈水溶液逐滴加入到装有70mL浓度为6mol/L的氢氧化钠水溶液的聚乙烯瓶中，混合溶液在磁力搅拌器的作用下强力搅拌30分钟至溶液混合均匀，之后将混合均匀的溶液转移至IOOmL的聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在120°C下反应24小时。得到的沉淀物经去离子水和无水乙醇洗涤后在鼓风干燥箱中干燥，80°C干燥16小时，经玛瑙研钵磨碎后，在马弗炉中550°C煅烧2小时即得到二氧化铈。该二氧化铈的TEM (透射电镜)和HRTEM (高分辨率透射电镜)照片如图1和图2所示，如图1可见，该二氧化铺为细长的纳米棒状形貌，其直径为7?13nm,长径比为10?35:1 ;图2可见,该二氧化铈表面清楚可见有两套晶格条纹相，其晶面间距为0.27nm和0.19nm，分别对应{200}和{220}晶面，且二氧化铈纳米棒是沿着[110]方向生长的。
[0025]将0.2g上述制得的二氧化铺加入装有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圆底烧瓶中，超声分散15分钟使得二氧化铈均匀分散在上述混合溶液中，用移液枪精确量取600yL浓度为10mg/mL (按金元素质量计的浓度，下同)的四氯金酸水溶液，在超声分散的同时逐滴加入到二氧化铈纳米粒子的水分散液中，继续超声10分钟后，用移液枪精确量取1.5mL浓度为0.2mol/L的氢氧化钠水溶液加入到上述混合溶液中，超声分散10分钟使混合均匀后，将圆底烧瓶置于80°C水浴装置中，利用旋转蒸发仪旋转圆底烧瓶(40转/分)，2小时后对体系进行减压操作，使得圆底烧瓶中多余的水分蒸馏出来，载金的产物则附着在圆底烧瓶壁上，之后对得到的载金产物用去离子水洗涤至没有氯离子存在(用硝酸银溶液检测洗涤液，没有出现白色沉淀则证明没有氯离子存在)。然后将经洗涤得到的载金产物在100°C鼓风干燥箱中干燥16小时，经研钵磨碎后在管式炉中，200°C下煅烧(管式炉中通入洁净空气)2小时，收集自然冷却的煅烧后的样品即为负载型催化剂。经测试，所制备的负载型催化剂上金的负载量以金属元素重量换算值计为1.8%。
[0026]对本实施例制备的负载型催化剂进行检测，图3为本实施例得到的负载型催化剂的X射线衍射(XRD)图谱，可见，载金后的二氧化铈纳米粒子晶相为具有面心立方的萤石结构，而金的衍射峰没有出现，这是由于金含量较少且高度分散于二氧化铈基底上造成的；图4为本实施例得到的负载型催化剂的高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)图像，可见金纳米颗粒高度分散于二氧化铈基底上，金纳米颗粒平均粒径为2.4纳米；图5为本实施例得到的负载型催化剂中金元素的高分辨率X射线光电子能谱图(XPS)，由图可见金属态的金和离子态的金共存。
[0027]将0.15g本实施例制备的催化剂置于静态反应器中反应测定其催化性能，具体方法如下:在反应器中通入新鲜空气后，将有盖的装有催化剂的玻璃器皿放入体积为5.9L的有机玻璃反应器中，反应器内壁上均匀覆盖铝箔纸，之后在反应器中注入6 μ L质量浓度为38wt%的浓甲醛溶液，等到甲醛溶液挥发至浓度不变后移去装有催化剂的玻璃器皿的盖子，使得催化剂与甲醛接触发生催化反应。甲醛和产物二氧化碳的浓度通过多组分气体分析仪(INNOVA air Tech Instruments Modell412)进行在线监测。实验结果表明所得的负载型催化剂在室温下具有较高的催化甲醛降解活性，能以较快的速率将甲醛氧化为二氧化碳(CO2 生成速率:8.3ppm/min)o
[0028]实施例二
[0029]采用与实施例一相同的方法制备二氧化铈纳米粒子。
[0030]将0.2g制得的二氧化铺纳米粒子加入装有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圆底烧瓶中，超声分散15分钟使得二氧化铈纳米粒子均匀分散在上述混合溶液中，用移液枪精确量取1000 μ L浓度为lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超声分散的同时逐滴加入到二氧化铈纳米粒子的水分散液中，继续超声10分钟后，用移液枪精确量取
1.5mL浓度为0.2mol/L的氢氧化钠水溶液加入到上述混合溶液中，超声分散10分钟使混合均匀后，将圆底烧瓶置于80°C水浴装置中，利用旋转蒸发仪旋转圆底烧瓶(40转/分)，2小时后对体系进行减压操作，使得圆底烧瓶中多余的水分蒸馏出来，载金的产物则附着在圆底烧瓶壁上，之后对得到的载金产物用去离子水洗涤至没有氯离子存在(用硝酸银溶液检测洗涤液，没有出现白色沉淀则证明没有氯离子存在)。然后，将经洗涤得到的载金产物在100°C鼓风干燥箱中干燥16小时，经研钵磨碎后在管式炉中，300°C下煅烧(管式炉中通入洁净空气)2小时，收集自然冷却的煅烧后的样品即为负载型催化剂。所制备的负载型催化剂上金的负载量以金属元素重量换算值计为3.0%。
[0031]采用与实施例一相同的方法对本实施例制备的负载型催化剂进行测试，测试结果表明载金后的二氧化铈纳米粒子晶相为具有面心立方的萤石结构，而金的衍射峰没有出现；金纳米颗粒高度分散于二氧化铈基底上，平均粒径为3.1纳米；金属态和离子态的金共存。所得到的负载型催化剂在室温下具有较高的催化甲醛降解活性，能以较快的速率将甲醒氧化为二氧化碳(CO2生成速率:7.4ppm/min)o
[0032]实施例三
[0033]采用与实施例一相同的方法制备二氧化铈纳米粒子。
[0034]将0.2g制得的二氧化铺纳米粒子加入装有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圆底烧瓶中，超声分散15分钟使得二氧化铈纳米粒子均匀分散在上述混合溶液中，用移液枪精确量取200 μ L浓度为lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超声分散的同时逐滴加入到二氧化铈纳米粒子的水分散液中，继续超声10分钟后，用移液枪精确量取
1.5mL浓度为0.2mol/L的氢氧化钠水溶液加入到上述混合溶液中，超声分散10分钟使混合均匀后，将圆底烧瓶置于80°C水浴装置中，利用旋转蒸发仪旋转圆底烧瓶(40转/分)，2小时后对体系进行减压操作，使得圆底烧瓶中多余的水分蒸馏出来，载金的产物则附着在圆底烧瓶壁上，之后对得到的载金产物用去离子水洗涤至没有氯离子存在(用硝酸银溶液检测洗涤液，没有出现白色沉淀则证明没有氯离子存在)。然后，将经洗涤得到的载金产物在100°C鼓风干燥箱中干燥16小时，经研钵磨碎后在管式炉中，400°C下煅烧(管式炉中通入洁净空气)2小时，收集自然冷却的煅烧后的样品即为负载型催化剂。所制备的负载型催化剂上金的负载量以金属元素重量换算值计为0.6%。
[0035]采用与实施例一相同的方法对本实施例制备的负载型催化剂进行测试，测试结果表明载金后的二氧化铈纳米粒子晶相为具有面心立方的萤石结构，而金的衍射峰没有出现；金纳米颗粒高度分散于二氧化铈基底上，平均粒径为2.1纳米；金属态和离子态的金共存。所得到的负载型催化剂在室温下具有较高的催化甲醛降解活性，能以较快的速率将甲醒氧化为二氧化碳(CO2生成速率:2.5ppm/min)o
[0036]实施例四
[0037]采用与实施例一相同的方法制备二氧化铈纳米粒子。
[0038]将0.2g制得的二氧化铈纳米粒子加入装有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圆底烧瓶中，超声分散15分钟使得二氧化铈纳米粒子均匀分散在上述混合溶液中，用移液枪精确量取1.8mL浓度为lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超声分散的同时逐滴加入到二氧化铈纳米粒子的水分散液中，继续超声10分钟后，用移液枪精确量取1.5mL浓度为0.2mol/L的氢氧化钠水溶液加入到上述混合溶液中,超声分散10分钟使混合均匀后，将圆底烧瓶置于80°C水浴装置中，利用旋转蒸发仪旋转圆底烧瓶(40转/分)，2小时后对体系进行减压操作，使得圆底烧瓶中多余的水分蒸馏出来，载金的产物则附着在圆底烧瓶壁上，之后对得到的载金产物用去离子水洗涤至没有氯离子存在(用硝酸银溶液检测洗涤液，没有出现白色沉淀则证明没有氯离子存在)。然后，将经洗涤得到的载金产物在100°c鼓风干燥箱中干燥16小时，经研钵磨碎后在管式炉中，200°C下煅烧(管式炉中通入洁净空气)6小时，收集自然冷却的煅烧后的样品即为负载型催化剂。所制备的负载型催化剂上金的负载量以金属元素重量换算值计为5.4%。
[0039]采用与实施例一相同的方法对本实施例制备的负载型催化剂进行测试，测试结果表明载金后的二氧化铈纳米粒子晶相为具有面心立方的萤石结构，而金的衍射峰没有出现；金纳米颗粒高度分散于二氧化铈基底上，平均粒径为3.7纳米；金属态和离子态的金共存。所得到的负载型催化剂在室温下具有较高的催化甲醛降解活性，能以较快的速率将甲醒氧化为二氧化碳(CO2生成速率:6.0ppm/min)。
[0040]实施例五
[0041 ] 采用与实施例一相同的方法制备二氧化铈纳米粒子。
[0042]将0.2g制得的二氧化铺纳米粒子加入装有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圆底烧瓶中，超声分散15分钟使得二氧化铈纳米粒子均匀分散在上述混合溶液中，用移液枪精确量取50 μ L浓度为lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超声分散的同时逐滴加入到二氧化铈纳米粒子水分散液中，继续超声10分钟后，用移液枪精确量取1.5mL浓度为0.2mol/L的氢氧化钠溶液加入到上述混合溶液中，超声分散10分钟使混合均匀后，将圆底烧瓶置于80°C水浴装置中，利用旋转蒸发仪旋转圆底烧瓶(40转/分)，2小时后对体系进行减压操作，使得圆底烧瓶中多余的水分蒸馏出来，载金的产物则附着在圆底烧瓶壁上，之后对得到的载金产物用去离子水洗涤至没有氯离子存在(用硝酸银溶液检测洗涤液，没有出现白色沉淀则证明没有氯离子存在)。然后，将经洗涤得到的载金产物在100°C鼓风干燥箱中干燥16小时，经研钵磨碎后在管式炉中，350°C下煅烧(管式炉中通入洁净空气)I小时，收集自然冷却的煅烧后的样品即为负载型催化剂。所制备的负载型催化剂上金的负载量以金属元素重量换算值计为0.1%。
[0043]采用与实施例一相同的方法对本实施例制备的负载型催化剂进行测试，测试结果表明载金后的二氧化铈纳米粒子晶相为具有面心立方的萤石结构，而金的衍射峰没有出现；金纳米颗粒高度分散于二氧化铈基底上，平均粒径为1.9纳米；金属态和离子态的金共存。所得到的负载型催化剂在室温下具有较高的催化甲醛降解活性，能以较快的速率将甲醒氧化为二氧化碳(CO2生成速率:1.6ppm/min)o
[0044]实施例六
[0045]采用与实施例一相同的方法制备二氧化铈纳米粒子。
[0046]将0.2g制得的二氧化铈纳米粒子加入装有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和20mg半胱氨酸水溶液的圆底烧瓶中，超声分散15分钟使得二氧化铈纳米粒子均匀分散在上述混合溶液中，用移液枪精确量取600 μ L浓度为lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超声分散的同时逐滴加入到二氧化铈纳米粒子水分散液中，继续超声10分钟后，加氢氧化钠溶液调节体系PH为9，超声分散10分钟使混合均匀后，将圆底烧瓶置于80°C水浴装置中，利用旋转蒸发仪旋转圆底烧瓶(40转/分)，2小时后对体系进行减压操作，使得圆底烧瓶中多余的水分蒸馏出来，载金的产物则附着在圆底烧瓶壁上，之后对得到的载金产物用去离子水洗涤至没有氯离子存在(用硝酸银溶液检测洗涤液，没有出现白色沉淀则证明没有氯离子存在)。然后，将经洗涤得到的载金产物在100°c鼓风干燥箱中干燥16小时，经研钵磨碎后在管式炉中，300°C下煅烧(管式炉中通入洁净空气)4小时，收集自然冷却的煅烧后的样品即为负载型催化剂。所制备的负载型催化剂上金的负载量以金属元素重量换算值计为1.9%。
[0047]所得到的负载型催化剂在室温下具有较高的催化甲醛降解活性，能以较快的速率将甲醒氧化为二氧化碳(CO2生成速率:7.5ppm/min)o
[0048]实施例七
[0049]采用与实施例一相同的方法制备二氧化铈纳米粒子。
[0050]将0.2g制得的二氧化铈纳米粒子加入装有IOOmL溶有2mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圆底烧瓶中，超声分散15分钟使得二氧化铈纳米粒子均匀分散在上述混合溶液中，用移液枪精确量取600 μ L浓度为lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超声分散的同时逐滴加入到二氧化铈纳米粒子水分散液中，继续超声10分钟后，加氢氧化钠溶液调节体系PH为11，超声分散10分钟使混合均匀后，将圆底烧瓶置于80°C水浴装置中，利用旋转蒸发仪旋转圆底烧瓶(40转/分)，2小时后对体系进行减压操作，使得圆底烧瓶中多余的水分蒸馏出来，载金的产物则附着在圆底烧瓶壁上，之后对得到的载金产物用去离子水洗涤至没有氯离子存在(用硝酸银溶液检测洗涤液，没有出现白色沉淀则证明没有氯离子存在)。然后，将经洗涤得到的载金产物在100°C鼓风干燥箱中干燥16小时，经研钵磨碎后在管式炉中，200°C下煅烧(管式炉中通入洁净空气)3小时，收集自然冷却的煅烧后的样品即为负载型催化剂。所制备的负载型催化剂上金的负载量以金属元素重量换算值计为1.6%。
[0051]所得到的负载型催化剂在室温下具有较高的催化甲醛降解活性，能以较快的速率将甲醒氧化为二氧化碳(CO2生成速率:7.8ppm/min)o
[0052]实施例八
[0053]采用与实施例一相同的方法制备二氧化铈纳米粒子。
[0054]将0.2g制得的二氧化铺纳米粒子加入装有IOOmL溶有20mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圆底烧瓶中，超声分散15分钟使得二氧化铈纳米粒子均匀分散在上述混合溶液中，用移液枪精确量取600yL浓度为lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超声分散的同时逐滴加入到二氧化铈纳米粒子水分散液中，继续超声10分钟后，用移液枪精确量取1.5mL浓度为0.2mol/L的氢氧化钠溶液加入到上述混合溶液中，超声分散10分钟使混合均匀后，将圆底烧瓶置于80°C水浴装置中，利用旋转蒸发仪旋转圆底烧瓶(40转/分)，2小时后对体系进行减压操作，使得圆底烧瓶中多余的水分蒸馏出来，载金的产物则附着在圆底烧瓶壁上，之后对得到的载金产物用去离子水洗涤至没有氯离子存在(用硝酸银溶液检测洗涤液，没有出现白色沉淀则证明没有氯离子存在)。然后，将经洗涤得到的载金产物在100°C鼓风干燥箱中干燥16小时,经研钵磨碎后在管式炉中，400°C下煅烧(管式炉中通入洁净空气)2小时，收集自然冷却的煅烧后的样品即为负载型催化剂。所制备的负载型催化剂上金的负载量以金属元素重量换算值计为1.5%。
[0055]所得到的负载型催化剂在室温下具有较高的催化甲醛降解活性，能以较快的速率将甲醒氧化为二氧化碳(CO2生成速率:7.4ppm/min)o
[0056]实施例九
[0057]将IOmL浓度为0.2mol/L的硝酸亚铈水溶液逐滴加入到装有50mL浓度为5mol/L的氢氧化钠水溶液的聚乙烯瓶中，混合溶液在磁力搅拌器的作用下强力搅拌30分钟至溶液混合均匀，之后将混合均匀的溶液转移至IOOmL的聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在140°C下反应12小时。得到的沉淀物经去离子水和无水乙醇洗涤后在鼓风干燥箱中干燥，80°C干燥16小时，经玛瑙研钵磨碎后，在马弗炉中500°C煅烧6小时即得到二氧化铈。该二氧化铈为纳米棒状形貌，其直径为7-13nm，长径比为3-14:1 ;该二氧化铈表面有两套晶格条纹相，其晶面间距为0.27和0.19nm，分别对应{200}和{220}晶面，且二氧化铈纳米棒是沿着[110]方向生长的。
[0058]实施例十
[0059]将IOmL浓度为0.6mol/L的硝酸亚铈水溶液逐滴加入到装有80mL浓度为7mol/L的氢氧化钠水溶液的聚乙烯瓶中，混合溶液在磁力搅拌器的作用下强力搅拌30分钟至溶液混合均匀，之后将混合均匀的溶液转移至IOOmL的聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在100°C下反应24小时。得到的沉淀物经去离子水和无水乙醇洗涤后在鼓风干燥箱中干燥，80°C干燥16小时，经玛瑙研钵磨碎后，在马弗炉中450°C煅烧8小时即得到二氧化铈。该二氧化铈为细长的纳米棒状形貌，其直径为8-15nm，长径比为5-28:1 ;该二氧化铈表面有两套晶格条纹相，其晶面间距为0.27和0.19nm，分别对应{200}和{220}晶面，且二氧化铈纳米棒是沿着[110]方向生长的。
[0060]由以上对本发明实施例的详细描述，可以了解本发明解决了常规方法制备室温去除甲醛的催化剂成本高、工艺复杂的困难情况，同时制备的负载型催化剂常温下催化活性高，催化甲醒氧化为二氧化碳和水，其中CO2生成速率为1.6?8.3ppm/min。
[0061]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种室温去除甲醛的负载型催化剂，其特征在于:以暴露晶面为{220}和{200}面的纳米棒状二氧化铈为载体，以金为活性组分，其制备方法如下: (1)在超声作用下将I重量份纳米棒状二氧化铈溶于含有0.05~0.1重量份盖帽剂和0.01~0.1重量份分散剂的水溶液中，然后加入四氯金酸水溶液前驱体，所述四氯金酸水溶液以金元素计为二氧化铺的0.25~9wt%,分散均匀后用碱性溶液调节pH值至8~12,得到前驱体溶液； (2)将步骤(1)中的前驱体溶液干燥，得到粉末状固体，置于管式炉中，在空气氛围中进行煅烧，煅烧温度为200~400°C，煅烧时间为I~6小时，冷却后研磨得到负载型催化剂。
2.根据权利要求1所述的室温去除甲醛的负载型催化剂，其特征在于所述纳米棒状二氧化铈为面心立方的萤石结构，直径为7~15nm，长径比为3~35:1。
3.根据权利要求1所述的室温去除甲醛的负载型催化剂，其特征在于所述纳米棒状二氧化铈的制备方法如下:将I体积份浓度为0.2~0.6mol/L的硝酸亚铈水溶液逐滴加入到装有5~8体积份浓度为5~7mol/L的氢氧化钠水溶液的容器中，混合均匀,然后将其在100~140°C下水热反应12~24小时，得到的沉淀物经洗涤、干燥、研磨后，在马弗炉中于450~550°C煅烧2~8小时即得。
4.根据权利要求1所述的室温去除甲醛的负载型催化剂，其特征在于所述催化剂上活性组分金的负载量为1.5~3%,金的粒径为2~4nm,以金属态和离子态形式共存。
5.根据权利要求1所述的室温去除甲醛的负载型催化剂，其特征在于步骤(1)所述盖帽剂为半胱氨酸；所述分散剂为聚乙二醇。
6.根据权利要求1所述的室温去除甲醛的负载型催化剂，其特征在于步骤(1)中所述碱性溶液为浓度为0.2mol/L的氢氧化钠水溶液。
7.根据权利要求1所述的室温去除甲醛的负载型催化剂，其特征在于所述步骤(2)中的干燥为将前驱体溶液置于旋转蒸发仪中进行加热，加热温度为50~90°C,加热时间为1~6小时，剩余溶液经减压蒸发，并用去离子水洗涤至没有氯离子存在，干燥研磨得到粉末状固体。
【文档编号】B01J23/63GK103894194SQ201410120774
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】余家国, 徐全龙 申请人:武汉理工大学