[发明专利]一种用于室温甲醛氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于室温条件下甲醛氧化的Pt/NiO@NiMnO_x(2.5x3)催化剂及其制备方法。该催化剂的载体为核壳结构，核为NiO纳米颗粒，壳层为NiMnO_x无定型复合氧化物，其中2.5x3；活性组分为Pt，Pt负载量为0.1~1.0 wt.%。制备方法包括核壳结构载体的制备，活性组分的负载以及催化剂的还原活化等步骤。本发明的催化剂甲醛氧化活性高，稳定性好，在室温下即可将300 ppm的甲醛完全转化成CO₂和H₂O，且转化率连续60小时保持稳定。本发明所涉及的催化剂Pt负载量低，价格便宜，制备简单，甲醛净化效果好，适合工业生产及应用。

技术领域

本发明涉及环境催化领域和室内空气净化领域，室温条件下催化氧化空气中的甲醛。催化剂可在室温条件下将300ppm甲醛气体催化氧化为二氧化碳和水，甲醛的转化率可达100%，且连续反应60小时转化率保持稳定。

背景技术

甲醛是一种重要的化工原料，广泛存在于建筑材料、装修材料以及纺织品中。这些材料中的甲醛缓慢释放并普遍存在于室内环境，成为了一种主要的室内空气污染物。长期暴露在即使较低浓度的甲醛环境中也会对人体造成很大的伤害，可引起呼吸系统疾病甚至致癌。我国室内甲醛超标情况依然十分严重，因此有效消除室内空气中的甲醛具有重大的应用价值。

目前应用比较广泛的室内甲醛净化技术是物理或化学吸附以及光催化。吸附技术由于吸附材料的吸能能力有限，所以需要定期对其进行更换，应用成本较高且可能产生二次污染。光催化技术所需光源一般为高能的紫外光，能耗高且容易产生副产物造成二次污染，此外，光催化剂也容易失活。室温甲醛氧化催化技术由于净化效率高、无二次污染、无需额外能量输入等优势，成为理想的室内甲醛净化方法，其关键在于高活性和高稳定性的甲醛氧化催化剂。

用于室温条件下甲醛氧化的催化剂通常是以贵金属为活性组分的催化剂，如专利CN 106040230A 将Pt负载在勃姆体上并应用于甲醛催化氧化反应，发现该催化剂对甲醛有良好的吸附性能，常温下就能氧化部分甲醛。当Pt含量为2~2.5 wt.%时，常温下甲醛的转化率为72%，60^oC时能够完全转化。专利CN 106492792A以酸处理后的二氧化钛纳米带为载体，以Pt为活性组分，制备了负载型的甲醛氧化催化剂。其中Pt的负载量为0.5 wt.%，粒径为2~4nm，金属态与离子态的Pt共存。该催化剂在室温，相对湿度RH=0~80%的环境下甲醛全转化温度为41.9%，将Pt负载量提高到1.5 wt.%，甲醛室温转化率达到100%。载体的种类和性质对催化剂活性也有显著影响。如Colussi等（Catalysis Today 253 (2015) 163–171）分别以CeO₂，TiO₂，Al₂O₃和ZrO₂等负载1 wt.%Pt用于甲醛氧化反应，Pt/Al₂O₃活性最高，25^oC时甲醛转化率为62%。专利CN 106964348A对比了P25，Al₂O₃和AlOOH作为载体对Pt基催化剂活性的影响，同样条件下，1 wt.% Pt/AlOOH甲醛活性高于Pt/P25和Pt/Al₂O₃。

基于上述Pt基催化剂用于甲醛氧化反应具有良好的催化性能，但是有关催化剂稳定性的研究较少。此外，大部分催化剂中Pt含量较高，由于其价格贵且储量小，限制了室内甲醛净化中Pt基催化剂的应用。所以通过选用合适的载体，开发一种低负载量、高活性和稳定性的Pt基催化剂具有很大的实际意义。

发明内容