[发明专利]基于二氧化钛/铂原子簇的光触媒除甲醛催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于二氧化钛/铂原子簇的光触媒除甲醛催化剂，具体是将氯铂酸混入P25二氧化钛水溶液中，在聚乙烯吡咯烷酮保护剂的作用下，采用硼氢化钠原位还原生成铂原子簇，经水洗、干燥制备成二氧化钛/铂原子簇催化剂。本发明通过制备铂原子簇增加催化剂活性比表面积，提高了催化剂的催化活性以及稳定性，同时具有制备方法简单、无需高温煅烧、铂用量少、成本低廉等特点，可显著提高室内甲醛去除率。本发明中采用简单的一步式原位还原沉积制备技术，制备方法简单，改进空间较大，所制备的二氧化钛/铂原子簇催化剂在连续使用180天后甲醛去除率仍保持98%以上。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及基于二氧化钛/铂原子簇的光触媒除甲醛催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

室内建筑材料、装修材料、装饰材料、清洁剂、杀虫剂、消毒剂等各种化学试剂充斥在生活的方方面面，这便产生了以甲醛为主的有机物。甲醛为无色透明气体，有刺激性气味，对眼、鼻、喉、肺、肝、免疫系统等具有严重危害。甲醛的毒性较高，已被世界卫生组织确定为高致癌和致畸形物质。因此，去除室内或者封闭环境中的甲醛是未来很长一段时间亟需解决的问题。

光催化降解技术是近年来迅速发展起来的可以直接利用太阳能进行环境净化的新技术。该技术利用光催化原理，以纳米半导体TiO₂材料为催化剂，利用紫外线对其进行激发，使吸附于催化剂表面的有机污染物降解为二氧化碳、水及无机物质。将甲醛等污染物从根本上给予光解消除，因而成为消除室内污染物最有效的方法。与此同时，紫外光在激发催化剂的同时，还能够杀灭室内空气中的有害细菌和病毒。贵金属是活性最强的一类催化降解甲醛材料，如Pt、Pd、Ag、Au等，通常将贵金属负载于多孔氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等惰性氧化物中使用。贵金属催化剂往往在室温下就能将甲醛气体完全氧化为CO₂和H₂O。将纳米二氧化钛与纳米铂复合制备复合材料催化剂，与其它室内除甲醛技术相比具备反应迅速高效，不产生二次污染等优点。铂单原子催化剂与铂纳米材料催化剂相比具有比表面积大、催化活性高等优点，但在空气气氛下稳定性差；而铂单原子簇则兼顾了铂单原子高比表面积、高催化活性以及铂纳米材料稳定性好的优点，在除甲醛领域具有广阔的发展前景和应用市场。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于二氧化钛/铂原子簇的光触媒除甲醛催化剂及其制备方法和应用，本发明可以获得成本低、稳定性好、甲醛去除率率高的光触媒催化剂，具有重要的经济价值。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了基于二氧化钛/铂原子簇的光触媒除甲醛催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)、配制氯铂酸水溶液、二氧化钛水溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液；

(2)、在搅拌下，将步骤(1)中的氯铂酸水溶液、二氧化钛水溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，并超声分散，得到混合溶液；

(3)、在持续搅拌下，将硼氢化钠水溶液逐滴加到步骤(2)中的混合溶液中；

(4)、持续搅拌，然后静置沉降，得到沉降物；

(5)、将步骤(4)中的沉降物过滤，并用去离子水清洗，得到过滤物；

(6)、将步骤(5)制得的过滤物干燥，即可制得光触媒除甲醛催化剂。

进一步的，所述步骤(1)中的氯铂酸水溶液的浓度为0.2 mmol/L ~1mmol/L。

进一步的，所述步骤(1)中的二氧化钛为P25纳米二氧化钛粉体。

进一步的，所述步骤(1)中的二氧化钛水溶液的浓度为5mg/L ~10mg/L。

进一步的，所述步骤(1)中的聚乙烯吡咯烷酮水溶液的浓度为5 mg/mL ~15mg/mL。