[发明专利]甲醛为助剂的室温下催化活化氧气清除挥发性有机物的催化体系及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种消除空气中挥发性有机污染物的催化剂及其制备方法和应用领域，特别是涉及一种以甲醛为助剂、在室温下催化活化空气中氧气降解或清除其它挥发性有机物的催化剂体系，更具体的说，是一种能够在甲醛存在的情况下，温和的反应条件如环境温度和正常压力，可以有效催化活化空气中的氧气，得到的活化氧的活性很高，从而降解或去除空气中其它所有挥发性有机物的催化剂体系。

背景技术

空气中的挥发性有机物，不仅仅它们本身就会改变构成人体的有机物结构，导致蛋白质和DNA的变异,损害人体健康。另外，研究发现，空气中的悬浮微粒污染物，只有不到10％属于初级污染物，超过90％的是次生污染物。而这超过90％的次生空气悬浮微粒中，很多时候，超过80％的是以有机物为凝结核的微粒。因此，清除空气中的挥发性有机物，是空气净化的关键。

在室温和正常压力的条件下，通过活化空气中的氧气来清除空气中的所有挥发性有机物，包括微生物，同时凝聚空气中的较大颗粒、以利于颗粒的过滤和沉降，这种技术由于反应条件温和，不会产生二次污染物，并且实用能耗低，是空气净化领域中最理想和前沿的技术。但是迄今为止，所有已知技术都存在各种缺陷。例如，生物酶或微生物催化体系，速度慢、应用成本高，且需要较大的体积；电弧、电晕、等离子体等使用电来激活空气中氧气的方法，活化点的温度很高，故产生对人体损害性更大的臭氧和氮氧化合物，并且这种技术消耗能量大；光催化活化空气中的氧气，难以避免氧气分子和紫外光子的直接接触，需要克服产生臭氧的难关；我们通过水解纯天然高分子有机物(Natural Organic Polymers)技术，从植物中分离出一种黏稠液体状混合物产品如PCT/CN2013/084241中公开，这个混合物除了具备吸收固定空气中甲醛的能力外，还有活化空气中氧气的能力。虽然这种化学催化剂方法不会产生臭氧和氧化氮，但是，这种方法活化氧气的能力较弱，只能用于氧化易于被氧化的有机物、如甲醛，对空气中的苯、 甲苯等挥发性有机物，基本没有任何氧化破坏作用。

需要发明出一种全新的催化体系，它能够在环境条件下(室温、一个大气压)，将空气中的氧气，快速活化为能够清除所有挥发性有机物的高活性氧，包括苯等芳香烃等难以被氧化破坏的挥发性有机物。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种甲醛为助剂的室温下催化活化氧气清除挥发性有机物的催化体系，它借助空气中甲醛来催化活化氧气的方法，不会产生臭氧和氧化氮，在室温和环境大气压的条件下，催化得到高活性的活化氧，可以直接清除空气中存在的其它所有挥发性有机物。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种简单方便的上述催化剂的制备方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述催化剂的应用。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种甲醛为助剂的室温下催化活化氧气清除挥发性有机物的催化体系，其特征在于：在足量甲醛存在的条件下，催化体系采用异相催化体系或者均相催化体系，催化中心采用钯(Pd)、铑(Rh)或钌(Ru)。

优选双金属中心的催化体系；

对于异相催化体系，固相载体上载第一催化中心金属钯(Pd)、铑(Rh)或钌(Ru)原子或离子，以及第二催化中心金属纳米级金属铜粉或铁粉；

对于均相催化体系，第一催化中心金属，选用金属钯(Pd)、铑(Rh)或钌(Ru)的可溶性膦络合物M_m(PAr₃)_n为前体，M_m(PAr₃)_n中m和n是自然数，m＝1，n＝1,2,3,4,芳香基Ar相同或者不同，M含第一催化中心金属钯(Pd)、铑(Rh)或钌(Ru)原子或离子；以及第二催化中心金属纳米级金属铜粉或铁粉；对应的催化剂配体选用氨基酸盐。