[发明专利]铂基催化剂和其制备方法、包含铂基催化剂的整体式催化剂以及它们的应用

说明书

技术领域

本发明涉及铂基催化剂和其制备方法、包含铂基催化剂的整体式催化剂以及它们的应用，尤其涉及用于去除挥发性有机化合物例如甲醛的铂基催化剂。

技术背景

室内环境对于人类的健康起到重要作用。从建筑、装修材料和消费产品中释放的甲醛(HCHO)是室内环境中的一种主要的挥发性有机化合物(VOC)。已知甲醛会导致鼻腔瘤，并会刺激眼睛、呼吸道和皮肤的各种粘膜。由于对气载甲醛的不利于健康的影响与日俱增，在低温、尤其是室温下完全消减甲醛或者至少将住宅和工作场所的甲醛降低到最大允许暴露水平(约0.1ppm)是具有显著的实际好处的。

对现有去除甲醛方法的一项调查表明：催化氧化是以最小能量输入来有潜力的、全面且可持续消除甲醛的唯一方法。为了满足对室内空气净化的低能源需求和低甲醛浓度的要求，需要一种具有非常活性的催化剂。一个目前已知的活性催化剂是基于负载的金属铂纳米颗粒(NP)，其即使在室温下也已证明可有效地进行甲醛氧化。虽然最近新的铂催化剂研发取得了显著的进展，但是仍需要开发一种具有催化有效性和成本有效性的真正适用的材料。

从工程的角度来看，其必要成分包括整体式结构的催化剂的空气净化系统比其粉状或颗粒状对应物具有引人注目的优点，因为其压降低、且传质高效。与公知的车辆排放控制技术类比，这种能够处理污染的空气工艺的整体式结构的催化剂体系将广泛适用于几乎所有的情形，包括住宅、办公楼和工业生产设施。这里的关键技术挑战是开发新的、具有成本效益的催化剂，以在环境温度下高效地完全氧化甲醛，具有足够的稳定性和耐久性。

因此，需要提供一种新的具有催化有效性和成本有效性的催化剂，用于去除挥发性有机化合物，尤其是甲醛。

发明内容

本发明示例实施方式的目的在于解决现有技术中存在的上述和其它的不足。

一方面，本发明实施方式提供一种铂基催化剂，该催化剂包含Pt⁰/PtO_x纳米复合物。

在一些实施方式中，以该催化剂中铂的总摩尔数计，所述Pt⁰/PtO_x中呈阳离子形式的铂占15-70摩尔％、大于15摩尔％到小于70摩尔％、30-70摩尔％或者30摩尔％到小于70摩尔％。

在一些实施方式中，所述铂基催化剂还包含载体，所述Pt⁰/PtO_x纳米复合物分散在所述载体上；任选的，所述载体选自TiO₂、Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂、SnO₂、SiO₂、沸石、粘土、活性炭、纤维素、织物、木粉、多孔陶瓷或它们一种或多种的组合。

另一方面，本发明实施方式提供一种整体式催化剂，该催化剂包含多孔基体以及负载在所述多孔基体上的所述铂基催化剂。

又一方面，本发明实施方式提供一种制备所述铂基催化剂的方法，所述方法包括：

提供铂前驱体溶液；

将所述铂前驱体溶液施加到载体上；和

将铂前驱体部分还原，形成包含Pt⁰/PtO_x纳米复合物的铂基催化剂。

在一些实施方式中，所述制备所述铂基催化剂的方法还包括：使所述铂前驱体溶液与配位体接触，以使形成的铂配位化合物具有与所述载体相反的电荷。

在一些实施方式中，所述载体带负电荷，且所述铂配位化合物带正电荷。

在一些实施方式中，所述配位体选自NH₃、NH₃Cl_x、CH₃NH₂和NH₂CH₂CH₂NH₂，其中，x＝1-3。

又一方面，本发明实施方式提供所述铂基催化剂在去除挥发性有机化合物，尤其是甲醛中的应用。

又一方面，本发明实施方式提供所述整体式催化剂在去除挥发性有机化合物，尤其是甲醛中的应用。

相比常规的金属铂催化剂，本发明所述铂基催化剂(Pt⁰/PtO_x基催化剂)和整体式催化剂证明具有更好的性能：更高的催化效率和更长的使用寿命。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明