[发明专利]一种用于光催化剂降解甲醛的催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种用于光催化降解甲醛的催化剂及其制备方法和用途，所述用于光催化降解甲醛的催化剂的通式为MO_x/TiO₂，其中，M包括Fe、Ni、Cu、Co或Mn中的任意一种或至少两种的组合，x为满足化合价平衡所需的氧的量，所述TiO₂为金红石结构；相较于以锐钛矿二氧化钛作为载体的催化剂，本发明所述催化剂在可见光下催化降解甲醛的效率明显提高，其光催化降解甲醛的产物为二氧化碳，从而避免对环境的二次污染，且本发明所述催化剂的制备方法简单，可重复性强。

技术领域

本发明涉及光催化降解空气污染物的领域，尤其涉及一种用于光催化降解甲醛的催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

甲醛是室内典型的污染物之一，对人体健康具有严重危害。随着人们健康意识的增强，净化甲醛已经被推入大众视野，负载贵金属催化剂在室温下表现出优异的甲醛降解性能，如Pt、Pd等。但是贵金属价格昂贵，实际大规模应用难度大，因此开发非贵金属催化氧化甲醛的催化剂实属必要。TiO₂光催化净化技术作为一种新型的净化方式，可以用于室内污染物的净化，但是需要在紫外光照下才能发挥作用，紫外光带来相应的二次污染问题。因而亟需开发高效的可见光响应的催化剂用于室内空气净化。

CN101301606A公开了一种掺杂型纳米二氧化钛催化剂的制备方法，其制备过程以四氯化钛作为二氧化钛前驱体，加入掺杂离子溶液，之后进行水热处理，得到所述催化剂，其掺杂离子为Sn⁴⁺、Cr³⁺、Ag⁺、Au⁺、Pb⁺、Pt⁺、La³⁺和Ce⁴⁺；此方案公开的催化剂仅在紫外灯照射下具有催化降解甲醛的作用，且其中包含贵金属成分，使得催化剂的成本较高，不易工业化应用。

CN101053845A公开了一种溶胶凝胶法制备活性炭-二氧化钛符合光催化剂的方法及该催化剂的应用，所述催化剂的制备过程先以钛酸四丁酯为钛源制备TiO₂溶胶，之后加入活性炭，超声振荡后，抽滤、热处理，得到所述催化剂，此方案所得催化剂仅可用于紫外光下降解甲醛；且催化剂的制备过程复杂。

上述文献虽然公开了一些用于光催化降解甲醛的催化剂的制备方法，但其均适用于紫外光照射下降解甲醛，而紫外光在太阳光中的含量很少，因此，开发一种能在可见光照射下高效降解甲醛，且制备方法简单，成本较低的催化剂及其制备方法仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光催化降解甲醛的催化剂及其制备方法和用途，所述用于光催化降解甲醛的催化剂的通式为MO_x/TiO₂，其中，M包括Fe、Ni、Cu、Co或Mn中的任意一种或至少两种的组合，x为满足化合价平衡所需的氧的量，所述TiO₂为金红石结构；相较于以锐钛矿二氧化钛作为载体的催化剂，本发明所述催化剂在可见光下催化降解甲醛的效率明显提高，其光催化降解甲醛的产物为二氧化碳，从而避免对环境的二次污染，且本发明所述催化剂的制备方法简单，可重复性强。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于光催化降解甲醛的催化剂，所述催化剂的通式为MO_x/TiO₂，其中，M包括Fe、Ni、Cu、Co或Mn中的任意一种或至少两种的组合，x为满足化合价平衡所需的氧的量，所述TiO₂为金红石结构。

本发明所述用于光催化降解甲醛的催化剂采用金红石相二氧化钛作为载体，在金红石二氧化钛的表面负载非贵金属氧化物，得到所述催化剂所述催化剂在可见光下降解甲醛的性能明显优于采用锐钛矿相二氧化钛作为载体的情况，且其光催化过程的产物为无毒无害的CO₂，避免了对环境的二次污染。