[发明专利]一种室温催化氧化脱除甲醛的铂催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于除甲醛催化剂技术领域，具体涉及一种室温催化氧化脱除甲醛的铂催化剂。本发明还涉及该其铂催化剂的制备方法和催化方法。

背景技术

甲醛是室内装修空气污染物中危害性最大的一种，由于装修材料中甲醛释放缓慢，往往装修后3-5年仍有低浓度的甲醛释放。而人们长期处于含甲醛的空间，会造成流泪、支气管炎、咽炎、肺炎甚至肺癌。我国国家质量监督检疫总局和国家建设部于2001年联合发布了《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中规定，民宅、学校、医院等Ⅰ类房屋要求甲醛含量在0.08mg∙m^-3以下；商店、旅馆等Ⅱ类房屋要求甲醛含量在0.12mg∙m^-3以下。《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)中规定，室内空气中甲醛的卫生标准(最高允许浓度)为0.10mg∙m^-3。目前，治理甲醛污染的方法有多种，例如通风换气技术、常温吸附技术、负离子技术、低温等离子技术、绿色植物吸收、甲醛清除剂和催化氧化技术等，但大都存在一些的缺点。绿色植物受时间和浓度的限制；吸附技术受吸附容量以及再生与吸附剂失活的限制；负离子技术对发射设备的要求较高，且容易发生二次飞扬；低温等离子体技术则存在功耗大、二次污染等问题。此外，市场上目前使用的消除甲醛的产品，多存在产品质量不高、消除效率不高、二次污染较严重、持久性差等缺点。催化氧化法降解空气中的甲醛是一种长效的方法。美国专利US5585083发明了一种Pt/SnO₂催化剂去除空气中甲醛的方法，催化剂在没有额外的能量输入和-5～25℃条件下，用空气中的氧为氧化剂将甲醛完全降解成水和二氧化碳。但是催化剂中，Pt的含量高达12%，导致催化剂的价格昂贵，这种催化剂只能应用于一些军工或者宇航等特殊场合。因此，通过对活性组分和制备工艺的改进，在追求高催化活性的同时，降低催化剂成本，简化制备工艺，获得高效稳定和廉价易得的催化剂将是今后的主要研究方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在室温、高湿度和大风量的条件下高效去除甲醛的催化剂。

一种室温催化氧化脱除甲醛的铂催化剂，其特征在于，载体为二氧化钛，活性组分为PtM，按质量百分比计，催化剂中PtM金属总负载量为5-21%，其中Pt为0.005-1%，M为5-20%，余量为载体TiO₂；所述M金属为Fe、Cu、Co、Ni中的一种或多种组合。

作为优化，所述载体TiO₂比表面积50-100m²/g，粒径20-30nm；所述活性组分PtM的粒径3-10nm。

本发明要解决的另一个技术问题是提供该催化剂的制备方法，具体的方法步骤为，

（1）将10g的TiO₂溶解于400mL的水溶液中，先超声并搅拌半小时，然后通入保护气，并同时搅拌；所述保护气为高纯氩气或高纯氮气；

（2）半小时后逐滴加入还原剂；

（3）逐滴加入计量的M前躯体溶液，反应10-30分钟后再逐滴加入计量的铂前躯体溶液进行置换反应，继续搅拌反应10-30分钟；其中，还原剂与M前躯体的摩尔比是1-3：1，所述铂前躯体与所述M前躯体的摩尔比为Pt：M=1：15-2000；所述M前躯体溶液为M金属可溶性盐的溶液，所述M前躯体溶液中M金属元素的电势力低于所述铂前躯体溶液中铂元素的还原电势力；

（4）反应结束后，过滤，并用超纯水洗涤滤渣3-5次，于60-80℃下真空干燥4-6小时，即得到所述室温催化氧化脱除甲醛的铂催化剂。

作为优化，步骤（1）中所述TiO₂比表面积50-100m²/g，粒径20-30nm；

作为优化，步骤（2）中所述还原剂为硼氢化钠溶液；

作为优化，步骤（3）中所述M金属为Fe、Cu、Co、Ni中的一种或多种组合；

作为优化，步骤（3）中所述还原剂与M前躯体的摩尔比是1.2-1.5：1

作为优化，步骤（3）中所述铂前躯体与所述M前躯体的摩尔比为Pt：M=1：200-600；

作为优化，步骤（3）中所述铂前躯体溶液为1g/100mL的氯铂酸溶液。