[发明专利]一种降解可挥发性有机污染物催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种降解可挥发性有机污染物催化剂及其制备方法。该催化剂包括基体以及负载于基体表面的金，金以离子形式存在，基体为半导体氧化物，金与半导体氧化物的质量比为0.0001～0.0003:100，该催化剂为热催化剂。该催化剂的制备方法为：1)配制pH值为6～8的氯金酸水溶液；2)将半导体氧化物粉体加入氯金酸水溶液中；3)步骤2)所得混合物搅拌、离心、去除上清液后将所得的沉淀烘干；4)步骤3)所得沉淀物在300‑350℃马沸炉中煅烧3～5小时，然后随炉冷却至室温，取出研磨后得到掺杂改性的降解可挥发性有机污染物催化剂。通过该方法制得的催化剂具有比其他方法更高的热催化活性，制造成本低，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明属于无机材料环境净化技术领域，具体涉及一种降解可挥发性有机污染物催化剂及其制备方法。

背景技术

可挥发性有机物(VOCs)是指在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机化合物，包括烷类、芳烃类、醛类、酮类等。VOCs的危害很明显，当居室中VOCs浓度超过一定浓度时，在短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力；严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。居室内VOCs污染已引起人们的重视。

我国室内空气中的VOCs问题比较严重。劣质的建筑材料和装修材料流入市场以及室内装修采用了过多的合成材料、涂料，从而引起的超标问题必须引起我们的关注。为了防尘隔音或空调采暖节能而使门窗过于严密新风量小甚至没有新风也是引起VOCs浓度上升的一个很重要的因素。对此，有研究者提出了下列建议措施：

①控制污染源，选用绿色环保型装修材料，减少污染发生量是控制污染的首要条件。日本、美国等国家将光催化技术应用到新型建筑装饰材料的开发中，在墙纸、家具面板、日光灯、窗玻璃上涂敷TiO₂薄膜，通过光催化氧化来去除VOCs和细菌。但是其成本较高，无法实行商业化推广。

②吸附技术控制室内VOCs。吸附技术是目前去除室内VOCs最常用的控制技术，常用的吸附剂有：颗粒活性炭、活性炭纤维、沸石、子筛、多孔粘土矿石、活性氧化铝及硅胶等，其中又以颗粒活性炭、含高锰酸钾的活性氧化铝及改性颗粒性炭最常用。但是吸附材料使用周期短，且由于一些化合物(如甲醛等)的反应性和对热的不稳定，不易从吸附剂上回收，不能彻底清除VOCs；

③光催化氧化技术控制室内VOCs。光催化氧化技术主要是利用TiO₂等半导体材料的光催化性能，氧化吸附在催化剂表面的VOCs，生成CO₂和H₂O。目前的研究表明，室内空气中的大多数VOCs都能被光催化氧化，然而关于其气相光催化降解的产物却一直存在争议。理论上光催化能够完全氧化VOCs，但实际应用中VOCs的光催化反应可能会产生如醛酮、醋和酸等中间产物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Au负载量小且能高效降解可挥发性有机污染物的热催化剂以及该催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明所述的催化剂包括基体以及负载于所述基体表面的金，金以离子形式存在，基体为半导体氧化物，所述金与半导体氧化物的质量比为0.0001～0.0003:100。

上述方案中，所述半导体氧化物可以为ZnO或CeO₂，也可以为TiO₂，若为TiO₂，TiO₂为锐钛矿和金红石的混合晶型。

本发明所述的降解可挥发性有机污染物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)配制pH值为6～8的氯金酸水溶液；

2)将半导体氧化物粉体加入氯金酸水溶液中，所述Au与半导体氧化物中金属元素的质量比为0.01～0.05:100；