[发明专利]一种高效的室温分解甲醛负载型金属催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种室温分解甲醛负载型金属催化剂，由活性金属、载体和酸性物种组成，其中活性金属的质量百分含量为0.1％～5％，活性金属为Pt、Au、Ag中的一种；载体为TiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃中的一种；酸性溶液的原料为硫酸、硝酸、盐酸中的一种。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种高效的室温分解甲醛性能的负载型金属催化剂制备方法及其产品。

背景技术

甲醛是一种典型的室内污染物，其主要来源于天花板、家具等人造板中固化的脲醛树脂，可持续挥发10-15年。我国规定的室内甲醛浓度标准是不超过0.08mg/m³。人体长期处于甲醛环境中时，会导致呼吸道黏膜和肺内的组织被严重的破坏，还会导致身体整体的免疫功能下降，甚至致癌。在所有的甲醛处理方法中，相比于植物吸收、物理吸附、化学转化等方法，催化氧化法可以自发的将甲醛分解成无毒的CO₂和H₂O，避免其他方法在稳定性和有效性方面的缺陷，是目前最有希望的消除甲醛方法。

在催化氧化法中，负载贵金属(Pt、Au、Ag等)和过渡性金属氧化物(MnO₂、Co₃O₄等)是常规的两类催化剂。其中，贵金属能够在相对低的温度下将HCHO氧化为CO₂和H₂O，无需加热且节省了能量。对于室内甲醛处理，能够在较为温和的条件下分解HCHO是至关重要的，因此负载贵金属是最合适的室内除甲醛催化剂。然而，贵金属的成本较高，为此，必须提高催化剂的性能来降低催化剂的成本。

在催化剂性能调控方面，目前开展的研究主要聚焦三个方面：活性组分、助剂、催化剂载体。在活性组分方面，Pt具有最高的室温催化活性；更多的相关研究关注如何提升活性组分分散度、特殊晶面、价态等单种金属性质。助剂方面，近些年研究发现碱土金属(Li、Na、K)与贵金属间存在显著的协同作用，可以改变甲醛室温催化分解的反应途径，大幅度提升催化活性。相比而言，通过助剂调控载体从而提高催化剂的活性是一种相对简单的策略。Zhang等人首次发现通过添加碱土金属可以大幅提高催化剂的甲醛氧化活性。此后，Nie等人也是通过NaOH修饰催化剂载体增加了催化剂表面的羟基并提高了催化剂的活性。类似的，Yu等人用相同的方法修饰蜂窝陶瓷也达到了提高甲醛氧化性能的目的。然而，这种方法需要严格控制碱土金属的含量才能有效增强甲醛分解性能，过量的碱土金属会覆盖活性金属，导致催化剂性能下降，尤其在大规模生产中，碱土金属难以均匀分布，这种过量或少量的不均匀分散使这种制备方法难以应用。因此，亟需一种能够避免这种难题同时可以提高催化剂室温分解甲醛性能的方法。通过添加酸性物质不但可以有效提高甲醛分解性能，而且在较大范围的负载量下仍然具有较高的甲醛分解性能。酸性物质中的元素不会覆盖活性金属，使这种方法可以有效的应用到大规模室温分解甲醛催化剂生产中，同时兼顾高活性室温分解甲醛能力。

发明内容

针对上述的需求，本发明的目的是提供一种具有高效的室温分解甲醛性能的负载型金属催化剂。本发明还提供了一种高效室温分解甲醛催化剂的制备方法，该方法制备效率高、操作简便。

本发明的目的之一在于提供一种高效的室温分解甲醛负载型金属催化剂，由活性金属、载体和酸性物种组成，其中活性金属的质量百分含量为0.1％～5％，所述的活性金属为Pt、Au、Ag中的一种；所述的载体为TiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃中的一种；所述酸性溶液的原料为硫酸、硝酸、盐酸中的一种，其中所述酸性物种和Pt、Au、Ag活性金属形成复合物。

已知的是，在载体上添加酸性组分并不具备分解甲醛的能力，令人意外的，通过在浸渍有Pt、Au、Ag活性金属的催化剂上预先通过等体积浸渍的方法对载体进行酸处理，以形成Pt、Au、Ag活性金属和酸性物种的复合物，进而大幅度提高材料分解甲醛的能力。