一种用于室温下甲醛净化的催化剂及其制备方法与流程

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法。

背景技术：

甲醛是一种重要的全球经济化学品，广泛应用在建筑、木材加工、纺织品、家具、地毯等化学工业领域。随着经济发展人们对办公、居住条件的要求日益提高，甲醛随着各种装饰材料：木板、胶黏剂、内墙涂料、木制家具、墙纸和地毯等不可避免地进入到人们所在的环境当中，由于其高剂量暴露会导致急性中毒，长期接触可导致慢性中毒，引起鼻咽癌甚至白血病而被列入为致癌物质，甲醛成为室内空气中对人危害最大的污染物之一，对人们的身体健康造成了严重的危害，已被世界卫生组织（WHO）认定为导致人类罹患癌症和畸变等严重疾病的罪魁祸首之一。因此，消除甲醛改善室内空气质量成为目前亟待解决的环境问题。

随着科学技术的发展，国内外已出现多种治理室内空气中甲醛污染的空气净化技术，主要有：吸附法、光催化氧化法、等离子技术、生物降解法和热催化氧化技术等。催化氧化法是一种非常有效的消除甲醛技术，该技术能够在较为温和的条件下将甲醛催化氧化为CO₂和 H₂O，具有能耗低、环境友好、操作简单等优点，被认为是最有前景的甲醛消除方法。催化氧化甲醛技术的关键所在是选择合成合适的、高效的催化剂。目前，负载型贵金属催化剂在甲醛催化氧化反应中表现出良好的催化活性而得到了广泛的研究。专利ZL200410047973.7公开了一种室温下催化氧化甲醛的催化剂，该催化剂以金属氧化物（Al₂O₃、NiO、SiO₂或Fe₂O₃）为载体，以贵金属（Pt、Ru、Au、Rh或Pd）为活性金属。专利 CN 1795970A公开了一种高效的室温条件下催化甲醛的催化剂。该催化剂以 CeO₂、 ZrO₂、 TiO₂、 A1₂O₃等金属氧化物为载体，以贵金属Pt、 Au、 Ag等为活性组分。基于目前所研究的贵金属催化剂体系，对于催化剂的回收再生利用涉及的很少。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是提供一种室温催化氧化消除甲醛的负载型催化剂，其无需外加风、光、热、电等附加能源装置，在室温下其具有较高的甲醛消除效率，同时该催化剂还具有较强的超顺磁性，可以通过外加磁场对催化剂进行高效的回收。

本发明所采用的技术方案

该室温催化氧化消除甲醛的负载型催化剂以八面体四氧化三铁为载体，以铂为活性组分，其制备方法如下：

一种室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法，其特征在于：将氯铂酸水溶液与亚铁盐水溶液混合，加热后加入碱液充分搅拌反应生成沉淀，即为所制备的催化剂。

按照上述方案，所述的室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法，其特征在于：所述氯铂酸水溶液中贵金属铂的负载量为质量分数0.5%～1.5%。

按照上述方案，所述的室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法，其特征在于：所述亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的一种。

按照上述方案，所述的室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法，其特征在于：将氯铂酸水溶液与亚铁盐水溶液充分搅拌混合，加热温度为50 ºC～100 ºC时加入碱液。

按照上述方案，所述的室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法，其特征在于：加入的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，碱液的浓度为1 mol/L～10 mol/L。

按照上述方案，所述的室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法，其特征在于：加入碱液充分搅拌混合反应时间为6 h～15 h。

按照上述方案，所述的室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法，其特征在于：所生成沉淀磁性分离，真空干燥。

按照上述方案，所述的室温下用于甲醛净化的催化剂制备方法，其特征在于：真空干燥的温度50 ºC～100 ºC。

本发明的有益效果是：本发明所提供的室温下用于甲醛净化的催化剂在室温下其具有较高的甲醛消除效率，制备工艺简单，易操作，贵金属含量低，且无需外加风、光、热、电等能源装置，适用于室内空气中甲醛有害气体的净化。同时该催化剂还具有较强的超顺磁性，可以通过外加磁场对催化剂进行高效的回收。

附图说明

图1为本发明实例一得到的催化剂的TEM照片。

图2为本发明实例一得到的催化剂中铂元素的高分辨率X射线光电子能谱。

具体实施方式

为了使本领域的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做进一步详细描述。

实施例一

用移液枪精确量取660 μl浓度为40 mg/ml (按铂元素质量计的浓度，下同)的氯铂酸水溶液滴入装有10 ml去离子水的圆底烧瓶中，超声分散20分钟；再加入2.57 g氯化亚铁，在机械搅拌下，均匀混合。水浴加热至90 ºC，加入100 ml浓度为6.4 mol/L氢氧化钠水溶液，反应12 h。磁性分离沉淀，去离子水洗涤数次，在90 ºC真空烘箱中干燥10 h。经玛瑙研钵磨碎后即为负载型催化剂。所制备的催化剂中铂元素的负载量以质量计算为1%。

对本实施例制备的催化剂进行表征检测。图1为本实施例制备的负载型催化剂的TEM图像，可见铂纳米粒子高度分散在八面体四氧化三铁表面上，铂纳米粒子的平均粒径约为2.5 nm；图2为本实施例得到的负载型催化剂中铂元素的高分辨率X射线光电子能谱（XPS），由图可见，金属态的铂和离子态的铂共存。

将0.1 g本实施例制备的负载型催化剂在催化评价装置固定床反应器中进行甲醛氧化反应的催化性能评价。采用气相色谱仪（TCD检测器）分析反应尾气中的二氧化碳。催化剂的活性用二氧化碳的生成量来评价甲醛的转化率。实验结果表明所制备的负载型催化剂在室温下具有较高的甲醛催化氧化活性，可以将94.6%的甲醛完全转化为二氧化碳和水。

实施例二

用移液枪精确量取330 μl浓度为40 mg/ml (按铂元素质量计的浓度，下同)的氯铂酸水溶液滴入装有10 ml去离子水的圆底烧瓶中，超声分散20分钟；再加入2.57 g氯化亚铁，在机械搅拌下，均匀混合。水浴加热至90 ºC，加入100 ml浓度为6.4 mol/L氢氧化钠水溶液，反应12 h。磁性分离沉淀，去离子水洗涤数次，在90 ºC真空烘箱中干燥10 h。经玛瑙研钵磨碎后即为负载型催化剂。所制备的催化剂中铂元素的负载量以质量计算为0.5%。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表征测试和性能评价，所制备的负载型催化剂在室温下可以将43.1% 的甲醛完全转化为二氧化碳和水。

实施例三

用移液枪精确量取1000 μl浓度为40 mg/ml (按铂元素质量计的浓度，下同)的氯铂酸水溶液滴入装有10 ml去离子水的圆底烧瓶中，超声分散20分钟；再加入2.57 g氯化亚铁，在机械搅拌下，均匀混合。水浴加热至90 ºC，加入100 ml浓度为6.4 mol/L氢氧化钠水溶液，反应12 h。磁性分离沉淀，去离子水洗涤数次，在90 ºC真空烘箱中干燥10 h。经玛瑙研钵磨碎后即为负载型催化剂。所制备的催化剂中铂元素的负载量以质量计算为1.5%。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表征测试和性能评价，所制备的负载型催化剂在室温下具有优良的甲醛催化氧化活性，可以将100% 的甲醛完全转化为二氧化碳和水。