[发明专利]一种催化氧化VOCs的自组装纳米钌催化剂、制备方法及其用途

权利要求书

1.一种催化氧化VOCs的自组装纳米钌催化剂，包括载体和活性组分，所述载体为金红石相二氧化钛，活性组分为钌纳米颗粒，以催化剂的质量为100wt.％计，所述活性组分钌纳米颗粒占催化剂的质量百分比≤5wt.％。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述活性组分钌纳米颗粒占催化剂的质量百分比为0.2～5.0wt.％，优选1.0wt.％。

3.一种如权利要求1或2所述的催化氧化VOCs的自组装纳米钌催化剂的制备方法，所述方法为溶胶沉积法，包括采用溶胶法制备钌纳米颗粒以及将其沉积在载体上的步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)向钌前驱体水溶液中加入聚乙烯醇(PVA)，待其完全溶解后，在搅拌下向该溶液中迅速加入NaBH₄溶液，形成钌纳米颗粒溶胶；

(2)调节步骤(1)所得到的混合液的pH，然后向混合液中加入载体，经过静置，钌纳米颗粒被载体吸附，得到催化氧化VOCs的自组装纳米钌催化剂。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将静置后得到的混合液中的上层清液去除、过滤、洗涤和干燥的步骤。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述钌前驱体为RuCl₃或Ru(NO)(NO₃)₂，优选RuCl₃；

优选地，以钌元素的质量计，钌前驱体水溶液中钌的浓度为25～100mg/L，优选40mg/L；

优选地，所述PVA的重均分子量为8000～10000g/mol；

优选地，PVA与钌元素的质量比为1:1-5:1，优选为2:1。

7.如权利要求4-6之一所述的方法，其特征在于，NaBH₄与钌元素的摩尔比为3:1-10:1，优选为5:1；

优选地，所述NaBH₄溶液的浓度为0.01-0.5mol/L，优选0.1mol/L。

8.如权利要求4-7之一所述的方法，其特征在于，将步骤(1)所得到混合液的pH调节至6.0～8.5，优选7.0；

优选地，采用0.1mol/L的HCl或0.1mol/L的NaOH溶液进行pH的调节；

优选地，步骤(2)中静置12～36h，优选静置24h；

优选地，将洗涤得到的粉体在110℃干燥6h，得到催化氧化VOCs的自组装纳米钌催化剂。

9.如权利要求3-8之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)向RuCl₃水溶液中加入PVA(PVA重均分子量为8000～10000g/mol)，待其完全溶解后，在搅拌下向该溶液中迅速加入0.1mol/L的NaBH₄溶液；

(2)使用0.1mol/L的HCl或者0.1mol/L的NaOH溶液将步骤(1)得到的混合液的pH调节至6.0～8.5，之后加入载体，经过静置，钌纳米颗粒被载体吸附，得到澄清的混合液；

(3)去除步骤(2)得到的混合液的上层清液，过滤，并用蒸馏水洗涤，之后将得到的粉体在110℃干燥6h，得到催化氧化VOCs的自组装纳米钌催化剂；

优选地，所述方法包括如下步骤：

(1)向40mg/L的RuCl₃溶液(以钌的质量计)中加入为钌元素质量2倍的PVA(PVA重均分子量为8000～10000g/mol)，待其完全溶解后，在搅拌下向该溶液中迅速加入0.1mol/L的NaBH₄溶液，其中NaBH₄与钌元素的摩尔比为5:1；

(2)使用0.1mol/L的HCl或者0.1mol/L的NaOH溶液将步骤(1)所得到的混合液的pH调节至7.0，之后加入金红石相二氧化钛载体，其质量为混合液中钌元素质量的99倍，静置24h之后，钌纳米颗粒被载体吸附；

(3)将(2)得到的混合液去除上层清液后进行过滤，并用蒸馏水洗涤3次以上，之后将得到的粉体在110℃下进行干燥，得到催化氧化VOCs的自组装纳米钌催化剂。

10.一种如权利要求1或2所述的催化氧化VOCs的自组装纳米钌催化剂的用途，所述催化剂用于催化氧化各种VOCs。