[发明专利]一种甲醛降解用催化剂

说明书

本发明公开了一种甲醛降解用催化剂，涉及空气及水中有机污染物处理技术领域，所述催化剂为含钒、钼多金属氧酸盐催化剂，所述多金属氧酸盐的通式为：Ag_xH_5‑x[PMo₁₀V₂O₄₀]，本发明还公开了该种催化剂的合成方法及利用该催化剂催化氧化甲醛的方法，本发明基于多金属氧酸盐的空气降解甲醛的处理技术，条件温和、处理速时间短运行成本低，甲醛的降解率达到60％‑95％，可以适用于水中甲醛及游离甲醛气体的处理，处理效果好，操作简单，不造成二次污染；所述多金属氧酸盐催化剂，具有合成方法简单、催化活性高，反应条件温和的优点，克服目前采用贵金属为催化剂的缺点，易于操作。

技术领域

本发明涉及空气及水中有机污染物处理技术领域，具体涉及一种甲醛降解用催化剂。

背景技术

室内空气及水污染已成为世界各国广泛关注的环境问题，其中甲醛作为一种常见的重要空气及水中污染物，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸物质，对其有效处理受到了国内外普遍的关注。室内甲醛的主要来源于大量使用的装饰材料、新型涂料，因此甲醛是室内最常见的污染物之一。水中甲醛主要来源于工业废水，所排放的甲醛含量由于行业不同有很大差别，其中浓度最高的甲醛废水是生产酚醛树脂的上层焦油废水，含甲醛量高达2.5％。水中甲醛是一种生物毒素，对所有生物活性体均能产生毒性，致使细胞破坏并失去活力。

目前甲醛的降解技术的研究还处于研究阶段，主要是利用物理吸附和化学降解两个方法。物理吸附原料便宜，方法简便易操作，但物理吸附是一个可逆的过程并没有将甲醛分解为无害的无机小分子，同时吸附剂吸附容量也有限，需要大量使用吸附剂才能达到去除甲醛的作用。吸附饱和后，吸附剂需要脱附处理。化学处理法主要采用二氧化钛光催化剂光降解空气中的甲醛，但是光催化反应常常采用紫外光为光源，受到使用场所和光利用的限制。近年来，开发出空气氧化甲醛降解法(Aerobic oxidation of aldehydes，AOA)，采用的多为贵金属催化材料包括Au和Pt等作为催化剂，空气为氧化剂，催化活性组分Au或Pt活化分子氧产生自由基引发链式氧化反应，降低甲醛氧化反应活化能，提高了氧化反应速率，从而迅速破坏甲醛的分子结构达到氧化降解去除的目的(参考文献：C.Marsden,E.Taarning,D.Hansen,L.Johansen,S.K.Klitgaard,K.Egeblad,C.H.Christensen，GreenChem.,2008,10,168–170，Z.H.Xu,J.G.Yu,M.Jaroniec，Appl.Catal.B:Environ.,2015,163,306–312)。这类方法甲醛降解彻底为CO₂和H₂O，不产生二次污染，是目前甲醛降解处理技术研究的重点。但大量使用贵金属为催化剂造成降解成本高的缺点，替代贵金属实现氧化去除甲醛意义重大。

多金属氧酸盐是一类金属氧簇合物，具有强及可调节的氧化性，主要表现在温和条件下(如室温、空气中)就表现为快速可逆的多电子氧化-还原转变，因此可以作为强氧化性催化剂在各类氧化反应中使用。

多金属氧酸氧在光氧化、空气氧化方面有大量的应用研究，作用催化剂在空气氧化降解甲醛方面的研究在国际上有一篇报道(参考文献：O.A.Kholdeeva,M.P.Vanina,M.N.Timofeeva,R.I.Maksimovskaya,T.A.Trubitsina,M.S.Melgunov,E.B.Burgina,J.Mrowiec-Bialon,A.B.Jarzebski,C.L.Hill,J.Catal.,2004,226,363-371)，但由于采用的多金属氧酸氧催化剂(TBA)₄HPW₁₁CoO₃₉和(TBA)₅PW₁₁CoO₃₉(TBA为四丁基胺离子)的氧化还原性较差，只将甲醛分子氧化为甲酸，没有完全矿化为无机简单物质CO₂和水，因此开发新型的多金属氧酸盐催化剂来实现活化分子氧降解甲醛具有理论研究及实际应用价值。