[发明专利]单原子Ag基催化剂及其制备和在催化氧化甲醛中的应用

说明书

本发明具体涉及一种单原子Ag基催化剂及其制备和在催化氧化甲醛中的应用，所述单原子Ag基催化剂是通过以下方法制备：通过共沉淀法制备出Ag+/MnAl‑LDH，然后将Ag+/MnAl‑LDH在氢气气氛下高温焙烧，制得单原子Ag基催化剂。制得的单原子Ag基催化剂，活性组分Ag以原子级形式均匀分散在MnAl‑LDO表面，能够实现在常温、无光条件下对甲醛的高效去除，将甲醛转化为完全无毒的二氧化碳和水。

技术领域

本发明属于催化剂合成技术领域，具体涉及一种单原子Ag基催化剂及其制备和在催化氧化甲醛中的应用。

背景技术

甲醛是一类主要的车内或室内毒性较高的空气污染物，短期接触甲醛会刺激眼睛、鼻腔和呼吸道而引起过敏反应；长期接触甲醛会增加白血病、鼻咽癌、乳腺癌和死亡的可能性。世界卫生组织国际癌症研究机构已将甲醛定义为一类致癌物。因此，如何高效率的去除车内或室内甲醛十分必要。

目前常用的去除空气中甲醛污染物的方法包括：吸附法、光催化法，等离子体，催化氧化法等。其中，催化氧化法是利用催化剂的氧化性，将甲醛氧化成无害的二氧化碳和水，该种方法可彻底去除甲醛且不会造成二次污染，得到人们的广泛关注和研究。

贵金属Ag催化剂在甲醛催化降解反应中表现出优异的催化性能。但目前所用的催化剂主要是将活性组分银以浸渍法负载到活性炭上，然后高温还原制得。该种方法制备的催化剂，活性组分Ag在活性炭载体上分散不均匀，难以发挥活性组分作用。

水滑石(LDH)也称层状双金属氢氧化物，是一种阴离子型层状微孔结构材料，其化学通式是[M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An-)x/n·yH2O，其中M2+和M3+分别为二价和三价金属阳离子，位于主体层板上；An-为层间阴离子；x为M2+/(M2++M3+)的摩尔比值；y为层间水分子的个数。在LDH晶体结构中存在着晶格能量最低效应和晶格定位效应，金属离子在层板上以一定的方式均匀分布，形成特定的组成和结构。LDH经过焙烧后脱去层间水、阴离子而形成金属复合氧化物(LDO)，LDO有较高的比表面积和吸附性能，是催化剂的优良载体。

单原子催化剂是一种新型催化剂，基于原子级别的金属活性组分，在最大化活性位点数量、增强对目标产物的选择性、提高固有催化活性和减少贵金属用量方面显示出巨大的优势。

目前还未有关于以LDO作为载体的单原子Ag基催化剂应用于甲醛催化降解的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单原子Ag基催化剂及其制备和在催化氧化甲醛中的应用，本发明的方法制备的催化剂,活性组分Ag与MnAl-LDO载体之间结合牢固，活性组分Ag以原子级形式均匀分散在MnAl-LDO载体上，能够实现在常温、无光条件下对甲醛的高效去除，将甲醛转化为完全无毒的二氧化碳和水。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种单原子Ag基催化剂，由活性组分Ag和载体组成，其特征在于，所述载体为MnAl-LDO，所述活性组分Ag以原子级形式均匀分散在MnAl-LDO表面。

优选地，上述单原子Ag基催化剂中，Mn元素与Al元素的摩尔比为(2-4):1。

优选地，上述单原子Ag基催化剂中，Ag负载量为0.8％-10％，粒径为0.01-1nm。

上述单原子Ag基催化剂的制备方法，包括以下步骤：通过共沉淀法制备Ag+/MnAl-LDH，然后将Ag+/MnAl-LDH在氢气气氛下高温焙烧，制得单原子Ag基催化剂。

优选地，所述Ag+/MnAl-LDH的制备方法，具体包括以下步骤：在室温和搅拌条件下，将沉淀剂溶液加入到含锰前驱体、铝前驱体和银前驱体的混合溶液中，加入完毕后，继续搅拌至反应完全，晶化，洗涤至中性，干燥，得到Ag+/MnAl-LDH。