[发明专利]一种Pt/Al2O3催化剂及其在甲醛室温催化氧化中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种Pt/Al₂O₃催化剂及其在甲醛催化氧化中的应用，尤其是在甲醛室温催化氧化中的应用。

背景技术

甲醛（HCHO）又名蚁醛，是挥发性有机物（VOCs）的一种，是无色、具有强烈气味的刺激性气体。广泛存在于装修过的居室、商场、宾馆、办公室中，由于装修和家具制造要使用大量人造板，而生产人造板需大量使用毒性高的甲醛为原料制造的胶粘剂，由于胶粘剂中的甲醛释放期一般长达15年，导致甲醛成为室内空气中的主要污染物。我国国家标准规定的室内空气中甲醛污染物的浓度限值是0.08mg/m³。如果长期接触低剂量甲醛会给人们身体健康造成了极大的危害，主要表现在会引起在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。随着环保意识的提高，人们对室内甲醛污染愈发关注，近年来因室内甲醛浓度超标引起的投诉案例也是屡见报道。因此，研究甲醛净化技术来有效消除室内甲醛污染已成为改善人们生活环境的迫切任务，更是目前广泛关注的环保问题之一。

甲醛的去除方法一般有吸附法、等离子体法、化学反应法、催化氧化法等。吸附法最常用的是多孔炭材料(包括蜂窝状活性炭，球状活性炭，活性炭纤维，新型活性炭)、分子筛、沸石、活性氧化铝以及硅胶等，此种方法操作比较简单，但吸附剂需定期更换，易产生二次污染。等离子体法对甲醛具有一定的净化效率，但是在净化过程中易产生CO、O₃和NO_x等有害的气体，而且等离子体发生设备价格昂贵，能耗也较高。化学反应法是通过选用合适的化学物质与甲醛发生化学反应以达到去除甲醛的目的，该法虽然在短期内对室内空气中的低浓度甲醛的去除是有效的，但是一旦化学试剂失效，它也就失效，另外，化学试剂的使用可能引起二次污染。催化氧化法具有较高的脱除效率和使用寿命，能使甲醛在低温下氧化分解为无害的H₂O和CO₂，是公认的高效、环保，能从根本上消除甲醛污染的方法。相比较而已，催化氧化法具有很高的脱除效率和使用寿命。通常，贵金属金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)等对甲醛催化转化有特殊的作用，具有较高的活性，能在较低温度条件下有效地催化转化甲醛等多种有害气体。

专利CN1698932A发明了一种负载在堇青石上的纳米金催化剂，该催化剂在反应气停留时间为0.4—0.45秒的条件下，可以将环境存在的低浓度的甲醛完全消除。温度为80—100℃、但需要附加外在的加热条件，使用较为不便。该催化剂制备过程较简单、成本低、无二次污染，但甲醛的完全转化所需温度较高，不能用于室温下甲醛的消除。

专利CN101380574A报道了一种用于室温条件下催化完全氧化低浓度甲醛的高选择性Pt基催化剂，而需要在外加碱的情况下能保持比较长时间的稳定性。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种Pt/Al₂O₃催化剂，该催化剂制备工艺简单，原料来源广泛且可回收利用，催化活性高，稳定性好。

本发明的第二个目的是提供所述Pt/Al₂O₃催化剂在甲醛催化氧化中的应用，该催化剂能在室温下实现甲醛完全氧化，还能够在不需要外加碱的情况下实现催化剂极好的稳定性。

下面对本发明的技术方案做具体说明。

本发明提供了一种Pt/Al₂O₃催化剂，是一种活性组分与载体间通过自组装的方式组合成的催化剂，其按照如下方法制备：将Pt₂(dba)₃加入到碳酸丙二醇酯中得到混合物，并将该混合物在1-3MPa氢气气氛中于室温下进行搅拌反应,1-2h后停止搅拌并取出溶液，得到含有Pt纳米颗粒的溶液；将得到的含有Pt纳米粒子的溶液和Al₂O₃载体混合，磁力搅拌使Pt纳米粒子完全吸附于Al₂O₃载体上，过滤，焙烧得到Pt/Al₂O₃催化剂。

进一步，Pt/Al₂O₃催化剂中Pt的负载量（质量分数）为0.1～1%，优选1%。

进一步，混合物在3MPa氢气气氛中进行反应，反应时间为2小时。

进一步，过滤溶液后，滤液可回收利用。

进一步，焙烧温度为200-400℃，焙烧时间为1～4小时。