一種室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑。該室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑以暴露晶面為{220}和{200}面的納米棒狀二氧化鈰為載體，以金為活性組分，其制備方法如下：（1）在超聲作用下將1重量份納米棒狀二氧化鈰溶于含有0.05～0.1重量份蓋帽劑和0.01～0.1重量份分散劑的水溶液中，然后加入四氯金酸水溶液前驅(qū)體，分散均勻后用堿性溶液調(diào)節(jié)pH值得到前驅(qū)體溶液；（2）將前驅(qū)體溶液干燥，得到粉末狀固體，置于管式爐中進(jìn)行煅燒，研磨得到負(fù)載型催化劑。該負(fù)載型催化劑室溫下催化活性高，能以較快的速率將甲醛氧化為二氧化碳和水（CO2生成速率達(dá)1.6～8.3ppm/min）。
【專利說(shuō)明】一種室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于催化劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]甲醛作為一種常見(jiàn)的室內(nèi)有毒污染氣體，廣泛來(lái)源于建筑材料、裝飾物品以及家具材料等的釋放。甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物質(zhì)，即使低劑量的甲醛，人體長(zhǎng)期接觸后也會(huì)對(duì)眼、皮膚和呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激效應(yīng)，具有強(qiáng)烈的致癌和促癌作用，易引起鼻咽癌、結(jié)腸癌、細(xì)胞核的基因突變和白血病等病癥。為了滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)規(guī)則和人們追求更高品質(zhì)生活的需要，有效去除室內(nèi)甲醛氣體成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。
[0003]一般來(lái)說(shuō)，去除甲醛有很多方法，包括:吸附(物理吸附和化學(xué)吸附)法，等離子技術(shù)法，光催化氧化法以及非光催化氧化法等方法。在這些方法中，吸附法是利用活性炭等高比表面物質(zhì)來(lái)吸附甲醛以達(dá)到降低甲醛濃度的目的。此法操作方便，然而易帶來(lái)二次污染，且必須經(jīng)常更換吸附材料；等離子技術(shù)法是通過(guò)放電產(chǎn)生大量等離子體氧化空氣中的甲醛以達(dá)到凈化空氣的目的。此方法易產(chǎn)生臭氧對(duì)空氣造成二次污染，且裝置復(fù)雜；光催化氧化法是利用光催化劑，在特定光源如紫外激發(fā)光源的照射下催化氧化甲醛。此方法裝置較復(fù)雜，且需要提供額外的能量；植物凈化法是通過(guò)植物如吊蘭、虎皮蘭等植物來(lái)吸收室內(nèi)的甲醛有毒氣體，但效果甚微；室內(nèi)通風(fēng)法是通過(guò)室內(nèi)與室外的空氣流動(dòng)來(lái)降低室內(nèi)空氣中有害物質(zhì)的含量，然而甲醛污染源一般需要三到十五年的釋放周期，釋放周期太長(zhǎng)；傳統(tǒng)熱催化氧化法是利用催化劑在熱能的作用下催化氧化甲醛，然而此方法一般需要較高溫度。因此，尋求一種在溫和條件下(如室溫條件下)能夠有效降解甲醛的催化劑成為本領(lǐng)域的研究執(zhí)占。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑，其無(wú)需外加光、熱、電等能源，在室溫下去除甲醛效率高。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]該室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑以暴露晶面為{220}和{200}面，沿著[110]方向生長(zhǎng)的納米棒狀二氧化鈰為載體，以金為活性組分，其制備方法如下:
[0007](I)在超聲作用下將I重量份納米棒狀二氧化鈰溶于含有0.05?0.1重量份蓋帽劑和0.01?0.1重量份分散劑的水溶液中，然后加入四氯金酸水溶液前驅(qū)體，所述四氯金酸水溶液以金元素計(jì)為二氧化鋪的0.25?9wt%,分散均勻后用堿性溶液調(diào)節(jié)pH值至8?12，得到前驅(qū)體溶液；
[0008]( 2)將步驟(I)中的前驅(qū)體溶液干燥，得到粉末狀固體，置于管式爐中，在空氣氛圍中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為200?400°C，煅燒時(shí)間為I?6小時(shí)，冷卻后研磨得到負(fù)載型催化劑。
[0009]按上述方案，所述納米棒狀二氧化鈰為面心立方的螢石結(jié)構(gòu)，直徑為7?15nm，長(zhǎng)徑比為3?35:1。
[0010]按上述方案，所述納米棒狀二氧化鈰的制備方法如下:將I體積份濃度為0.2?
0.6mol/L的硝酸亞鈰水溶液逐滴加入到裝有5?8體積份濃度為5?7mol/L的氫氧化鈉水溶液的容器中，混合均勻，然后將其在100?140°C下水熱反應(yīng)12?24小時(shí)，得到的沉淀物經(jīng)洗滌、干燥、研磨后，在馬弗爐中于450?550°C煅燒2?8小時(shí)即得。
[0011]按上述方案，所述洗滌、干燥是經(jīng)去離子水洗滌后在60?100°C下干燥6?24小時(shí)。
[0012]按上述方案，所述催化劑上活性組分金的負(fù)載量?jī)?yōu)選為1.5?3%，金的粒徑為2?4nm,以金屬態(tài)和離子態(tài)形式共存。
[0013]按上述方案，步驟(I)所述蓋帽劑為半胱氨酸；所述分散劑為聚乙二醇。
[0014]按上述方案，步驟(I)中所述堿性溶液為濃度為0.2mol/L的氫氧化鈉水溶液。
[0015]按上述方案，所述步驟(2)中的干燥為將前驅(qū)體溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中進(jìn)行加熱，加熱溫度為50?90°C，加熱時(shí)間為I?6小時(shí)，剩余溶液經(jīng)減壓蒸發(fā)，并用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在，干燥研磨得到粉末狀固體。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的室溫去除甲醛催化劑中的納米棒狀二氧化鈰載體暴露的晶面為{220}和{200}面，由于這兩個(gè)面的氧缺陷形成能比較低，更容易促進(jìn)催化氧化反應(yīng)的進(jìn)行，且進(jìn)一步負(fù)載貴金屬金后，可使{220}和{200}面的氧缺陷形成能進(jìn)一步地降低，而有利于活性氧脫出參與催化氧化甲醛，同時(shí)空氣中的氧氣可補(bǔ)充形成的氧缺陷位，以此循環(huán)，由此實(shí)現(xiàn)室溫自發(fā)催化氧化甲醛反應(yīng)的目的。本發(fā)明所制備的負(fù)載型催化劑中催化甲醒氧化效率高(CO2生成速率達(dá)1.6?8.3ppm/min),并且催化劑上貴金屬金顆粒與載體納米棒狀二氧化鈰結(jié)合牢固，長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性良好，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中去除甲醛的催化劑需要外加光、熱、電等能源或者需要昂貴的成本，且長(zhǎng)期使用催化活性不穩(wěn)定的問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一得到的納米棒狀二氧化鈰的TEM照片；
[0018]圖2為實(shí)施例一得到的納米棒狀二氧化鈰的HRTEM照片；
[0019]圖3為實(shí)施例一得到的負(fù)載型催化劑的X射線衍射圖譜；
[0020]圖4為實(shí)施例一得到的負(fù)載型催化劑的高角環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微鏡圖像；
[0021]圖5為實(shí)施例一得到的負(fù)載型催化劑中金元素的高分辨率X射線光電子能譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例一
[0024]將IOmL濃度為0.4mol/L的硝酸亞鈰水溶液逐滴加入到裝有70mL濃度為6mol/L的氫氧化鈉水溶液的聚乙烯瓶中，混合溶液在磁力攪拌器的作用下強(qiáng)力攪拌30分鐘至溶液混合均勻，之后將混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移至IOOmL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，在120°C下反應(yīng)24小時(shí)。得到的沉淀物經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇洗滌后在鼓風(fēng)干燥箱中干燥，80°C干燥16小時(shí)，經(jīng)瑪瑙研缽磨碎后，在馬弗爐中550°C煅燒2小時(shí)即得到二氧化鈰。該二氧化鈰的TEM (透射電鏡)和HRTEM (高分辨率透射電鏡)照片如圖1和圖2所示，如圖1可見(jiàn)，該二氧化鋪為細(xì)長(zhǎng)的納米棒狀形貌，其直徑為7?13nm,長(zhǎng)徑比為10?35:1 ;圖2可見(jiàn),該二氧化鈰表面清楚可見(jiàn)有兩套晶格條紋相，其晶面間距為0.27nm和0.19nm，分別對(duì)應(yīng){200}和{220}晶面，且二氧化鈰納米棒是沿著[110]方向生長(zhǎng)的。
[0025]將0.2g上述制得的二氧化鋪加入裝有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圓底燒瓶中，超聲分散15分鐘使得二氧化鈰均勻分散在上述混合溶液中，用移液槍精確量取600yL濃度為10mg/mL (按金元素質(zhì)量計(jì)的濃度，下同)的四氯金酸水溶液，在超聲分散的同時(shí)逐滴加入到二氧化鈰納米粒子的水分散液中，繼續(xù)超聲10分鐘后，用移液槍精確量取1.5mL濃度為0.2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入到上述混合溶液中，超聲分散10分鐘使混合均勻后，將圓底燒瓶置于80°C水浴裝置中，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)圓底燒瓶(40轉(zhuǎn)/分)，2小時(shí)后對(duì)體系進(jìn)行減壓操作，使得圓底燒瓶中多余的水分蒸餾出來(lái)，載金的產(chǎn)物則附著在圓底燒瓶壁上，之后對(duì)得到的載金產(chǎn)物用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在(用硝酸銀溶液檢測(cè)洗滌液，沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀則證明沒(méi)有氯離子存在)。然后將經(jīng)洗滌得到的載金產(chǎn)物在100°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥16小時(shí)，經(jīng)研缽磨碎后在管式爐中，200°C下煅燒(管式爐中通入潔凈空氣)2小時(shí)，收集自然冷卻的煅燒后的樣品即為負(fù)載型催化劑。經(jīng)測(cè)試，所制備的負(fù)載型催化劑上金的負(fù)載量以金屬元素重量換算值計(jì)為1.8%。
[0026]對(duì)本實(shí)施例制備的負(fù)載型催化劑進(jìn)行檢測(cè)，圖3為本實(shí)施例得到的負(fù)載型催化劑的X射線衍射(XRD)圖譜，可見(jiàn)，載金后的二氧化鈰納米粒子晶相為具有面心立方的螢石結(jié)構(gòu)，而金的衍射峰沒(méi)有出現(xiàn)，這是由于金含量較少且高度分散于二氧化鈰基底上造成的；圖4為本實(shí)施例得到的負(fù)載型催化劑的高角環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微鏡(HAADF-STEM)圖像，可見(jiàn)金納米顆粒高度分散于二氧化鈰基底上，金納米顆粒平均粒徑為2.4納米；圖5為本實(shí)施例得到的負(fù)載型催化劑中金元素的高分辨率X射線光電子能譜圖(XPS)，由圖可見(jiàn)金屬態(tài)的金和離子態(tài)的金共存。
[0027]將0.15g本實(shí)施例制備的催化劑置于靜態(tài)反應(yīng)器中反應(yīng)測(cè)定其催化性能，具體方法如下:在反應(yīng)器中通入新鮮空氣后，將有蓋的裝有催化劑的玻璃器皿放入體積為5.9L的有機(jī)玻璃反應(yīng)器中，反應(yīng)器內(nèi)壁上均勻覆蓋鋁箔紙，之后在反應(yīng)器中注入6 μ L質(zhì)量濃度為38wt%的濃甲醛溶液，等到甲醛溶液揮發(fā)至濃度不變后移去裝有催化劑的玻璃器皿的蓋子，使得催化劑與甲醛接觸發(fā)生催化反應(yīng)。甲醛和產(chǎn)物二氧化碳的濃度通過(guò)多組分氣體分析儀(INNOVA air Tech Instruments Modell412)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所得的負(fù)載型催化劑在室溫下具有較高的催化甲醛降解活性，能以較快的速率將甲醛氧化為二氧化碳(CO2 生成速率:8.3ppm/min)o
[0028]實(shí)施例二
[0029]采用與實(shí)施例一相同的方法制備二氧化鈰納米粒子。
[0030]將0.2g制得的二氧化鋪納米粒子加入裝有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圓底燒瓶中，超聲分散15分鐘使得二氧化鈰納米粒子均勻分散在上述混合溶液中，用移液槍精確量取1000 μ L濃度為lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超聲分散的同時(shí)逐滴加入到二氧化鈰納米粒子的水分散液中，繼續(xù)超聲10分鐘后，用移液槍精確量取
1.5mL濃度為0.2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入到上述混合溶液中，超聲分散10分鐘使混合均勻后，將圓底燒瓶置于80°C水浴裝置中，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)圓底燒瓶(40轉(zhuǎn)/分)，2小時(shí)后對(duì)體系進(jìn)行減壓操作，使得圓底燒瓶中多余的水分蒸餾出來(lái)，載金的產(chǎn)物則附著在圓底燒瓶壁上，之后對(duì)得到的載金產(chǎn)物用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在(用硝酸銀溶液檢測(cè)洗滌液，沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀則證明沒(méi)有氯離子存在)。然后，將經(jīng)洗滌得到的載金產(chǎn)物在100°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥16小時(shí)，經(jīng)研缽磨碎后在管式爐中，300°C下煅燒(管式爐中通入潔凈空氣)2小時(shí)，收集自然冷卻的煅燒后的樣品即為負(fù)載型催化劑。所制備的負(fù)載型催化劑上金的負(fù)載量以金屬元素重量換算值計(jì)為3.0%。
[0031]采用與實(shí)施例一相同的方法對(duì)本實(shí)施例制備的負(fù)載型催化劑進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明載金后的二氧化鈰納米粒子晶相為具有面心立方的螢石結(jié)構(gòu)，而金的衍射峰沒(méi)有出現(xiàn)；金納米顆粒高度分散于二氧化鈰基底上，平均粒徑為3.1納米；金屬態(tài)和離子態(tài)的金共存。所得到的負(fù)載型催化劑在室溫下具有較高的催化甲醛降解活性，能以較快的速率將甲醒氧化為二氧化碳(CO2生成速率:7.4ppm/min)o
[0032]實(shí)施例三
[0033]采用與實(shí)施例一相同的方法制備二氧化鈰納米粒子。
[0034]將0.2g制得的二氧化鋪納米粒子加入裝有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圓底燒瓶中，超聲分散15分鐘使得二氧化鈰納米粒子均勻分散在上述混合溶液中，用移液槍精確量取200 μ L濃度為lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超聲分散的同時(shí)逐滴加入到二氧化鈰納米粒子的水分散液中，繼續(xù)超聲10分鐘后，用移液槍精確量取
1.5mL濃度為0.2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入到上述混合溶液中，超聲分散10分鐘使混合均勻后，將圓底燒瓶置于80°C水浴裝置中，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)圓底燒瓶(40轉(zhuǎn)/分)，2小時(shí)后對(duì)體系進(jìn)行減壓操作，使得圓底燒瓶中多余的水分蒸餾出來(lái)，載金的產(chǎn)物則附著在圓底燒瓶壁上，之后對(duì)得到的載金產(chǎn)物用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在(用硝酸銀溶液檢測(cè)洗滌液，沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀則證明沒(méi)有氯離子存在)。然后，將經(jīng)洗滌得到的載金產(chǎn)物在100°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥16小時(shí)，經(jīng)研缽磨碎后在管式爐中，400°C下煅燒(管式爐中通入潔凈空氣)2小時(shí)，收集自然冷卻的煅燒后的樣品即為負(fù)載型催化劑。所制備的負(fù)載型催化劑上金的負(fù)載量以金屬元素重量換算值計(jì)為0.6%。
[0035]采用與實(shí)施例一相同的方法對(duì)本實(shí)施例制備的負(fù)載型催化劑進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明載金后的二氧化鈰納米粒子晶相為具有面心立方的螢石結(jié)構(gòu)，而金的衍射峰沒(méi)有出現(xiàn)；金納米顆粒高度分散于二氧化鈰基底上，平均粒徑為2.1納米；金屬態(tài)和離子態(tài)的金共存。所得到的負(fù)載型催化劑在室溫下具有較高的催化甲醛降解活性，能以較快的速率將甲醒氧化為二氧化碳(CO2生成速率:2.5ppm/min)o
[0036]實(shí)施例四
[0037]采用與實(shí)施例一相同的方法制備二氧化鈰納米粒子。
[0038]將0.2g制得的二氧化鈰納米粒子加入裝有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圓底燒瓶中，超聲分散15分鐘使得二氧化鈰納米粒子均勻分散在上述混合溶液中，用移液槍精確量取1.8mL濃度為lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超聲分散的同時(shí)逐滴加入到二氧化鈰納米粒子的水分散液中，繼續(xù)超聲10分鐘后，用移液槍精確量取1.5mL濃度為0.2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入到上述混合溶液中,超聲分散10分鐘使混合均勻后，將圓底燒瓶置于80°C水浴裝置中，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)圓底燒瓶(40轉(zhuǎn)/分)，2小時(shí)后對(duì)體系進(jìn)行減壓操作，使得圓底燒瓶中多余的水分蒸餾出來(lái)，載金的產(chǎn)物則附著在圓底燒瓶壁上，之后對(duì)得到的載金產(chǎn)物用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在(用硝酸銀溶液檢測(cè)洗滌液，沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀則證明沒(méi)有氯離子存在)。然后，將經(jīng)洗滌得到的載金產(chǎn)物在100°c鼓風(fēng)干燥箱中干燥16小時(shí)，經(jīng)研缽磨碎后在管式爐中，200°C下煅燒(管式爐中通入潔凈空氣)6小時(shí)，收集自然冷卻的煅燒后的樣品即為負(fù)載型催化劑。所制備的負(fù)載型催化劑上金的負(fù)載量以金屬元素重量換算值計(jì)為5.4%。
[0039]采用與實(shí)施例一相同的方法對(duì)本實(shí)施例制備的負(fù)載型催化劑進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明載金后的二氧化鈰納米粒子晶相為具有面心立方的螢石結(jié)構(gòu)，而金的衍射峰沒(méi)有出現(xiàn)；金納米顆粒高度分散于二氧化鈰基底上，平均粒徑為3.7納米；金屬態(tài)和離子態(tài)的金共存。所得到的負(fù)載型催化劑在室溫下具有較高的催化甲醛降解活性，能以較快的速率將甲醒氧化為二氧化碳(CO2生成速率:6.0ppm/min)。
[0040]實(shí)施例五
[0041 ] 采用與實(shí)施例一相同的方法制備二氧化鈰納米粒子。
[0042]將0.2g制得的二氧化鋪納米粒子加入裝有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圓底燒瓶中，超聲分散15分鐘使得二氧化鈰納米粒子均勻分散在上述混合溶液中，用移液槍精確量取50 μ L濃度為lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超聲分散的同時(shí)逐滴加入到二氧化鈰納米粒子水分散液中，繼續(xù)超聲10分鐘后，用移液槍精確量取1.5mL濃度為0.2mol/L的氫氧化鈉溶液加入到上述混合溶液中，超聲分散10分鐘使混合均勻后，將圓底燒瓶置于80°C水浴裝置中，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)圓底燒瓶(40轉(zhuǎn)/分)，2小時(shí)后對(duì)體系進(jìn)行減壓操作，使得圓底燒瓶中多余的水分蒸餾出來(lái)，載金的產(chǎn)物則附著在圓底燒瓶壁上，之后對(duì)得到的載金產(chǎn)物用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在(用硝酸銀溶液檢測(cè)洗滌液，沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀則證明沒(méi)有氯離子存在)。然后，將經(jīng)洗滌得到的載金產(chǎn)物在100°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥16小時(shí)，經(jīng)研缽磨碎后在管式爐中，350°C下煅燒(管式爐中通入潔凈空氣)I小時(shí)，收集自然冷卻的煅燒后的樣品即為負(fù)載型催化劑。所制備的負(fù)載型催化劑上金的負(fù)載量以金屬元素重量換算值計(jì)為0.1%。
[0043]采用與實(shí)施例一相同的方法對(duì)本實(shí)施例制備的負(fù)載型催化劑進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明載金后的二氧化鈰納米粒子晶相為具有面心立方的螢石結(jié)構(gòu)，而金的衍射峰沒(méi)有出現(xiàn)；金納米顆粒高度分散于二氧化鈰基底上，平均粒徑為1.9納米；金屬態(tài)和離子態(tài)的金共存。所得到的負(fù)載型催化劑在室溫下具有較高的催化甲醛降解活性，能以較快的速率將甲醒氧化為二氧化碳(CO2生成速率:1.6ppm/min)o
[0044]實(shí)施例六
[0045]采用與實(shí)施例一相同的方法制備二氧化鈰納米粒子。
[0046]將0.2g制得的二氧化鈰納米粒子加入裝有IOOmL溶有5mg聚乙二醇和20mg半胱氨酸水溶液的圓底燒瓶中，超聲分散15分鐘使得二氧化鈰納米粒子均勻分散在上述混合溶液中，用移液槍精確量取600 μ L濃度為lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超聲分散的同時(shí)逐滴加入到二氧化鈰納米粒子水分散液中，繼續(xù)超聲10分鐘后，加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系PH為9，超聲分散10分鐘使混合均勻后，將圓底燒瓶置于80°C水浴裝置中，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)圓底燒瓶(40轉(zhuǎn)/分)，2小時(shí)后對(duì)體系進(jìn)行減壓操作，使得圓底燒瓶中多余的水分蒸餾出來(lái)，載金的產(chǎn)物則附著在圓底燒瓶壁上，之后對(duì)得到的載金產(chǎn)物用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在(用硝酸銀溶液檢測(cè)洗滌液，沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀則證明沒(méi)有氯離子存在)。然后，將經(jīng)洗滌得到的載金產(chǎn)物在100°c鼓風(fēng)干燥箱中干燥16小時(shí)，經(jīng)研缽磨碎后在管式爐中，300°C下煅燒(管式爐中通入潔凈空氣)4小時(shí)，收集自然冷卻的煅燒后的樣品即為負(fù)載型催化劑。所制備的負(fù)載型催化劑上金的負(fù)載量以金屬元素重量換算值計(jì)為1.9%。
[0047]所得到的負(fù)載型催化劑在室溫下具有較高的催化甲醛降解活性，能以較快的速率將甲醒氧化為二氧化碳(CO2生成速率:7.5ppm/min)o
[0048]實(shí)施例七
[0049]采用與實(shí)施例一相同的方法制備二氧化鈰納米粒子。
[0050]將0.2g制得的二氧化鈰納米粒子加入裝有IOOmL溶有2mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圓底燒瓶中，超聲分散15分鐘使得二氧化鈰納米粒子均勻分散在上述混合溶液中，用移液槍精確量取600 μ L濃度為lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超聲分散的同時(shí)逐滴加入到二氧化鈰納米粒子水分散液中，繼續(xù)超聲10分鐘后，加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系PH為11，超聲分散10分鐘使混合均勻后，將圓底燒瓶置于80°C水浴裝置中，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)圓底燒瓶(40轉(zhuǎn)/分)，2小時(shí)后對(duì)體系進(jìn)行減壓操作，使得圓底燒瓶中多余的水分蒸餾出來(lái)，載金的產(chǎn)物則附著在圓底燒瓶壁上，之后對(duì)得到的載金產(chǎn)物用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在(用硝酸銀溶液檢測(cè)洗滌液，沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀則證明沒(méi)有氯離子存在)。然后，將經(jīng)洗滌得到的載金產(chǎn)物在100°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥16小時(shí)，經(jīng)研缽磨碎后在管式爐中，200°C下煅燒(管式爐中通入潔凈空氣)3小時(shí)，收集自然冷卻的煅燒后的樣品即為負(fù)載型催化劑。所制備的負(fù)載型催化劑上金的負(fù)載量以金屬元素重量換算值計(jì)為1.6%。
[0051]所得到的負(fù)載型催化劑在室溫下具有較高的催化甲醛降解活性，能以較快的速率將甲醒氧化為二氧化碳(CO2生成速率:7.8ppm/min)o
[0052]實(shí)施例八
[0053]采用與實(shí)施例一相同的方法制備二氧化鈰納米粒子。
[0054]將0.2g制得的二氧化鋪納米粒子加入裝有IOOmL溶有20mg聚乙二醇和IOmg半胱氨酸水溶液的圓底燒瓶中，超聲分散15分鐘使得二氧化鈰納米粒子均勻分散在上述混合溶液中，用移液槍精確量取600yL濃度為lOmg/mL的四氯金酸水溶液，在超聲分散的同時(shí)逐滴加入到二氧化鈰納米粒子水分散液中，繼續(xù)超聲10分鐘后，用移液槍精確量取1.5mL濃度為0.2mol/L的氫氧化鈉溶液加入到上述混合溶液中，超聲分散10分鐘使混合均勻后，將圓底燒瓶置于80°C水浴裝置中，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)圓底燒瓶(40轉(zhuǎn)/分)，2小時(shí)后對(duì)體系進(jìn)行減壓操作，使得圓底燒瓶中多余的水分蒸餾出來(lái)，載金的產(chǎn)物則附著在圓底燒瓶壁上，之后對(duì)得到的載金產(chǎn)物用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在(用硝酸銀溶液檢測(cè)洗滌液，沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀則證明沒(méi)有氯離子存在)。然后，將經(jīng)洗滌得到的載金產(chǎn)物在100°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥16小時(shí),經(jīng)研缽磨碎后在管式爐中，400°C下煅燒(管式爐中通入潔凈空氣)2小時(shí)，收集自然冷卻的煅燒后的樣品即為負(fù)載型催化劑。所制備的負(fù)載型催化劑上金的負(fù)載量以金屬元素重量換算值計(jì)為1.5%。
[0055]所得到的負(fù)載型催化劑在室溫下具有較高的催化甲醛降解活性，能以較快的速率將甲醒氧化為二氧化碳(CO2生成速率:7.4ppm/min)o
[0056]實(shí)施例九
[0057]將IOmL濃度為0.2mol/L的硝酸亞鈰水溶液逐滴加入到裝有50mL濃度為5mol/L的氫氧化鈉水溶液的聚乙烯瓶中，混合溶液在磁力攪拌器的作用下強(qiáng)力攪拌30分鐘至溶液混合均勻，之后將混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移至IOOmL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，在140°C下反應(yīng)12小時(shí)。得到的沉淀物經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇洗滌后在鼓風(fēng)干燥箱中干燥，80°C干燥16小時(shí)，經(jīng)瑪瑙研缽磨碎后，在馬弗爐中500°C煅燒6小時(shí)即得到二氧化鈰。該二氧化鈰為納米棒狀形貌，其直徑為7-13nm，長(zhǎng)徑比為3-14:1 ;該二氧化鈰表面有兩套晶格條紋相，其晶面間距為0.27和0.19nm，分別對(duì)應(yīng){200}和{220}晶面，且二氧化鈰納米棒是沿著[110]方向生長(zhǎng)的。
[0058]實(shí)施例十
[0059]將IOmL濃度為0.6mol/L的硝酸亞鈰水溶液逐滴加入到裝有80mL濃度為7mol/L的氫氧化鈉水溶液的聚乙烯瓶中，混合溶液在磁力攪拌器的作用下強(qiáng)力攪拌30分鐘至溶液混合均勻，之后將混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移至IOOmL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，在100°C下反應(yīng)24小時(shí)。得到的沉淀物經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇洗滌后在鼓風(fēng)干燥箱中干燥，80°C干燥16小時(shí)，經(jīng)瑪瑙研缽磨碎后，在馬弗爐中450°C煅燒8小時(shí)即得到二氧化鈰。該二氧化鈰為細(xì)長(zhǎng)的納米棒狀形貌，其直徑為8-15nm，長(zhǎng)徑比為5-28:1 ;該二氧化鈰表面有兩套晶格條紋相，其晶面間距為0.27和0.19nm，分別對(duì)應(yīng){200}和{220}晶面，且二氧化鈰納米棒是沿著[110]方向生長(zhǎng)的。
[0060]由以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以了解本發(fā)明解決了常規(guī)方法制備室溫去除甲醛的催化劑成本高、工藝復(fù)雜的困難情況，同時(shí)制備的負(fù)載型催化劑常溫下催化活性高，催化甲醒氧化為二氧化碳和水，其中CO2生成速率為1.6?8.3ppm/min。
[0061]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑，其特征在于:以暴露晶面為{220}和{200}面的納米棒狀二氧化鈰為載體，以金為活性組分，其制備方法如下: (1)在超聲作用下將I重量份納米棒狀二氧化鈰溶于含有0.05~0.1重量份蓋帽劑和0.01~0.1重量份分散劑的水溶液中，然后加入四氯金酸水溶液前驅(qū)體，所述四氯金酸水溶液以金元素計(jì)為二氧化鋪的0.25~9wt%,分散均勻后用堿性溶液調(diào)節(jié)pH值至8~12,得到前驅(qū)體溶液； (2)將步驟(1)中的前驅(qū)體溶液干燥，得到粉末狀固體，置于管式爐中，在空氣氛圍中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為200~400°C，煅燒時(shí)間為I~6小時(shí)，冷卻后研磨得到負(fù)載型催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑，其特征在于所述納米棒狀二氧化鈰為面心立方的螢石結(jié)構(gòu)，直徑為7~15nm，長(zhǎng)徑比為3~35:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑，其特征在于所述納米棒狀二氧化鈰的制備方法如下:將I體積份濃度為0.2~0.6mol/L的硝酸亞鈰水溶液逐滴加入到裝有5~8體積份濃度為5~7mol/L的氫氧化鈉水溶液的容器中，混合均勻,然后將其在100~140°C下水熱反應(yīng)12~24小時(shí)，得到的沉淀物經(jīng)洗滌、干燥、研磨后，在馬弗爐中于450~550°C煅燒2~8小時(shí)即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑，其特征在于所述催化劑上活性組分金的負(fù)載量為1.5~3%,金的粒徑為2~4nm,以金屬態(tài)和離子態(tài)形式共存。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑，其特征在于步驟(1)所述蓋帽劑為半胱氨酸；所述分散劑為聚乙二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑，其特征在于步驟(1)中所述堿性溶液為濃度為0.2mol/L的氫氧化鈉水溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫去除甲醛的負(fù)載型催化劑，其特征在于所述步驟(2)中的干燥為將前驅(qū)體溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中進(jìn)行加熱，加熱溫度為50~90°C,加熱時(shí)間為1~6小時(shí)，剩余溶液經(jīng)減壓蒸發(fā)，并用去離子水洗滌至沒(méi)有氯離子存在，干燥研磨得到粉末狀固體。
【文檔編號(hào)】B01J23/63GK103894194SQ201410120774
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】余家國(guó), 徐全龍 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)