[发明专利]低温降解甲苯的PtCu/TiO2

说明书

本发明涉及光‑热耦合催化剂材料技术领域，具体为低温降解甲苯的PtCu/TiO₂光热催化剂及其制备方法和应用，该催化剂的PtCu双金属负载在TiO₂表面，其制备方法采用硼氢化钠一步还原法，将PtCu纳米粒子负载到TiO₂的表面。该催化剂能够极大地降低燃烧温度，并降低催化剂材料的成本，促进了该双金属催化剂在光热催化降解甲苯中的应用。

技术领域

本发明涉及光-热耦合催化剂材料技术领域，具体为低温降解甲苯的PtCu/TiO₂光热催化剂及制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

挥发性有机化合物(VOCs)是造成空气污染的主要成分之一，最常见的VOCs是卤代化合物、醛类、醇类、酮类、芳香族化合物和醚类。大多数的VOCs具有恶臭气味和毒性，直接危害到人体的健康。就甲苯而言，短时间内吸入较高浓度甲苯可出现眼部及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊等症状。长期接触高浓度的甲苯可引起白血病，经常接触甲苯的皮肤可因脱脂变得干燥，出现过敏性湿疹甚至发育毒性。甲苯在人类的生产活动中极为常见，尤其是在装饰材料、装修材料、汽车尾气等环境中，对人类的生活环境造成威胁，因此，催化降解低浓度甲苯对于保护环境和人体健康至关重要。

在现有的技术中，光-热耦合催化降解法是去除甲苯最有效、经济可行的技术之一，纳米二氧化钛是一种低成本、易得、化学稳定的催化剂，适用于多种挥发性有机化合物的去除，在VOCs治理领域表现出突出优势和广泛的应用前景。其中Pt基二氧化钛催化剂在催化氧化挥发性有机化合物方面有较高的活性和稳定性，但贵金属价格昂贵，在使用过程中易发生中毒现象，这使得贵金属在催化技术领域的应用受到限制，因此发展普通廉价过渡金属替代贵金属的催化材料对于实现贵金属催化材料等效减量化具有重要意义。

此外，发明人还发现，现有的光热耦合催化剂降解甲苯需要较高的温度，例如贵金属热催化剂起燃温度高达200℃以上，较高的起燃温度不利于降低能耗。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本公开提供了低温降解甲苯的PtCu/TiO₂光热催化剂及制备方法和应用，该催化剂能够极大地降低燃烧温度，并降低催化剂材料的成本，同时，提高转化率，促进了该双金属催化剂在光热催化降解甲苯中的应用。

具体地，本公开的技术方案如下所述：

在本公开的第一方面，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO₂光热催化剂，PtCu双金属负载在TiO₂表面。

在本公开的第二方面，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO₂光热催化剂的制备方法，采用硼氢化钠一步还原法，将PtCu纳米粒子负载到TiO₂的表面。

在本公开的第三方面，一种低温降解甲苯的PtCu/TiO₂光热催化剂和/或低温降解甲苯的PtCu/TiO₂光热催化剂的制备方法得到的光热催化剂在光热条件下催化降解甲苯中的应用。

本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：

(1)、本公开采用的光热催化降解法可以使VOCs在较低温(25-200℃)的操作条件下进行无焰燃烧，有机物质氧化发生在固体催化剂表面，同时产生CO₂和H₂O，因其氧化反应温度低，所以大大地抑制了空气中的N₂形成高温NO_x。