[发明专利]用于催化氧化甲醛的负载型整体式催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种催化氧化甲醛的负载型整体式催化剂及其制备方法，该催化剂拥有介孔‑大孔多级孔结构，且该块状物石墨烯整体式载体的机械性能好，不易破碎，通过电解沉积法，使得Pt纳米颗粒均匀的负载载体的表面，然后使用K₂CO₃对Pt改性，提高Pt⁽⁰⁾/Pt⁽⁰⁾+PtOx的比例，能够有效降低催化剂的低温催化活性，其催化活性远高于同类粉末型催化剂，通过＞300℃水热法有效的解决了石墨烯的成型问题，提高了催化剂在气‑固相反应中的传质速率。

技术领域

本发明属于环保和空气甲醛污染物的治理领域，具体涉及一种用于催化氧化甲醛的负载型整体式催化剂及其制备方法。

背景技术

甲醛属于高挥发性有机化合物，无色有刺激性的气体，室内甲醛主要来源于建筑材料、室内装修材料和燃料燃烧等，甲醛对人体的毒害效应主要体现在呼吸毒性、免疫毒性、神经毒性、心血管毒性和致癌性等，人们生活的大部分时间都是在室内完成的，室内甲醛便成为了高危毒性的物质，必须得到严格的消除和控制。

目前处理甲醛的方法主要有生物降解、物理或化学吸收和催化燃烧等:(1)生物法净化处理甲醛：在绿色环保中得到了很好的重视，其原理是利用微生物或部分植物，在特定的环境下，对甲醛进行吸收转化从而降解成二氧化碳和水，生物法处理甲醛的装置主要有生物洗涤器和生物滴滤塔等，生物法处理甲醛其优点在于无二次污染且能耗低，但因其受到环境因素的影响巨大，且生物和植物的寿命短，不能广泛的应用；(2)物理吸附法净化甲醛是利用比表面积非常大的介孔材料为吸附剂，当甲醛气氛通过时，甲醛组分截留下来，空气得到净化的过程。吸附法净化甲醛其影响因素颇多，主要有吸附剂的特性，甲醛的初始浓度，吸附系统的温度、湿度和压力等。当前常用的吸附剂有颗粒活性炭、活性碳纤维、沸石、分子筛和高聚物吸附树脂，如活性炭价格低，吸附效果好，成为了丰要的吸附剂。然而活性碳纤维因其具有更好的介孔结构特性，和活性炭相比较，有更大的吸附量、更快的吸脱附速率和更好的吸附选择性，得到了研究者的青睐，受到了更多的关注。但物理吸附法是处理低浓度甲醛的有效方法，但吸附法存在着吸附饱和、吸附剂再生、运行费用和二次污染等众多问题，故此，采用吸附法处理甲醛还有很长的路要走，开发高吸附性能和高选择性吸附剂是吸附法净化甲醛的关键；(3)化学吸收法：化学吸收法是利用甲醛的物理化学性质，用液相物质对甲醛进行吸收，吸收剂主要是选取甲醛溶解度大、选择性强和无毒及化学稳定性好的物质。随着研究的深入，渐渐地由液体吸收剂转向了和物理吸附相结合的固相吸附剂。化学吸收法净化甲醛一般是多级联合吸收，不同操作难易程度的塔器联合使用，不同吸附剂的共同作用，能更好的进行甲醛净化。同样吸收法存在许多难以控制的问题，故而得不到很好的应用；(4)光催化氧化法：光催化氧化法因其操作简单和反应条件温和而成为了甲醛净化的一种较好的方法。光催化剂目前研究最多的是TiO₂材料。TiO₂是一种半导体材料，有满价带和空导带的特殊结构，当光电子能量达到或超过带隙能时，会形成价带空穴和导带电子，价带空穴有很好的氧化能力，而导带电子有很好的还原能力，当甲醛吸附在这些粒子表面时，发生氧化还原反应，光催化氧化法一度被认为是室内甲醛处理的一种较好是方法，但因其只能针对低浓度甲醛处理，同时存在着催化剂失活和造成臭氧等二次污染而未能得到真正意义上的应用和推广。

而催化燃烧技术以其能耗低、处理效率高、无二次污染等显著特征成为了处理甲醛最有前景的方法，其本质为催化氧化，借助催化剂在低温下实现有害组分完全氧化成CO₂和H₂O。催化燃烧技术的核心是开发高效的催化剂，高活性、高稳定性是催化燃烧甲醛的关键。改善甲醛催化燃烧过程，降低甲醛反应温度，提高空气净化的速率是极为重要的方面。