[发明专利]一种具有室温去除CO功能的双负载化纳米Au复合材料

说明书

技术领域

    本发明属于室内去除一氧化碳领域，更具体涉及一种具有室温去除CO功能的双负载化纳米Au复合材料的制备技术。

背景技术

CO作为常见的一种气体污染物易与人体内的血红蛋白结合，造成机体缺氧，引发中毒现象。室内煤气使用不当、冬天室内烧木炭取暖都易引起CO中毒。因此，CO的室温去除具有较高的实用价值。此外，室温CO去除在CO₂激光器中的气体纯化、CO气体探测器、呼吸用气体净化装置以及减少和消除工业生产对环境的CO排放中起重要作用。目前，较佳的室温去除CO方法是催化氧化法，常见的室温催化氧化CO催化剂主要以Au、Pd、Pt 等为主要活性组分的负载型催化剂。其中，负载在氧化物载体，如TiO₂，Al₂O₃等表面的纳米Au粒子催化剂其低温催化氧化CO活性最佳。这种单负载型纳米Au催化剂是将Au纳米粒子直接负载在氧化物载体表面。由于氧化物载体本身通常以粉末形式存在，其需要成型（如球状、条状）才能在实际场合使用，但成型后的催化剂在使用时，一方面其单位质量催化剂与反应气的有效接触面积较小，导致Au活性组分的单位质量活性较低；另一方面其堆积密度高导致风阻过大，致使其工作的大功率风机易产生噪音，严重影响其在室内环境中、特别是生活起居室中的使用。为此，若能将此负载型纳米Au催化剂制成片状或薄膜状材料，可促进活性组分Au与反应气的接触，有可能在小功率风机驱动或无动力驱动下充分发挥其催化氧化CO的性能。然而，常规氧化物载体粉末一方面难以成型成大面积的片状或薄膜形式，另一方面也难以牢固附着在片状基底材料表面。因此，如何制得附着牢固且能充分发挥纳米Au催化剂室温催化氧化去除CO功能的复合片状或薄膜材料，是此类催化剂得以在室内环境中广泛应用的重要条件。 

发明内容

本发明针对常规室温催化氧化去除CO的单负载化纳米Au催化剂存在的结构形状、单位质量Au活性较低等方面的缺陷，提供一种具有室温去除CO功能的双负载化纳米Au复合材料，其目的是通过二次负载先后将常规单负载化纳米Au催化剂中的二氧化钛载体和Au活性组分牢固地负载在片状基底材料表面，提高催化剂中二氧化钛载体和活性组分Au的分散度，促进活性组分与反应气氛的有效接触，进而提高单位质量Au的催化氧化去除CO的活性，以降低催化剂的成本；同时，使催化剂在小功率风机驱动或无动力驱动下可充分发挥其催化氧化去除CO的功能，以简便应用于一般空气净化器和光催化空气净化器等气体净化装置中。

本发明的技术方案如下：

先在成型基底材料表面负载二氧化钛，而后在此基础上负载纳米Au粒子，制得具有室温氧化去除CO功能的双负载化纳米Au复合材料。

其中所述的成型基底材料为疏松多孔材料或致密基底材料；所述的疏松多孔材料为玻璃纤维、活性碳毡、泡沫塑料或泡沫金属；所述的致密基底材料为金属、玻璃、塑料或陶瓷。

所述负载二氧化钛的过程是将以溶胶凝胶法制得的二氧化钛溶胶涂覆在成型基底材料表面，而后烘干；所述负载纳米Au粒子的过程是将已负载二氧化钛的成型基底材料浸渍在用氢氧化钠溶液调节pH值为8～14的氯金酸溶液中，烘干后用硼氢化钠溶液还原，最后用去离子水洗涤干净，而后烘干。

本发明得到的具有室温去除CO功能的双负载化纳米Au复合材料，可组装在气体净化装置中（包括空气净化器、光催化空气净化器），用于密闭空间CO的去除净化，也可直接用于室内CO的室温氧化去除。

本发明的显著优点在于：

(1)            与常规单负载化Au催化剂相比，本发明的双负载化Au复合材料分先后将氧化物载体和Au纳米粒子分步分散在基底材料表面，其制得的双负载化Au催化剂具有高度分散的特点，有利于催化剂与反应气氛的接触，有效地提高单位质量Au的催化氧化CO活性，从而降低催化剂的成本。

(2)            本发明的具有室温去除CO功能的双负载化纳米Au复合材料，气体经过材料表面时气阻小，在小功率风机驱动或无动力驱动下充分发挥其催化氧化去除CO的性能，可方便地应用于一般气体净化装置中（空气净化器和光催化空气净化器）。

(3)            本发明技术可避免常规单负载化Au催化剂使用时所需的挤压成型工艺，而且溶胶态的二氧化钛负载在基底材料表面时附着牢固，不易掉粉。

附图说明

图1是双负载化纳米Au复合材料的结构示意图。

1-基底材料，2-二氧化钛载体，3-Au纳米粒子。