本發(fā)明涉及納米材料技術領域，具體地指一種增強室溫催化氧化甲醛活性的Pt/氧化石墨烯/鐵氧化物催化劑的制備方法。

背景技術：

甲醛是典型的室內(nèi)空氣污染物之一，主要來自于建筑復合材料和室內(nèi)裝飾裝修材料等中的脲醛膠和酚醛膠的分解。低濃度甲醛會刺激人的眼睛和呼吸道，造成胸悶和皮膚瘙癢等癥狀。濃度高于15ppm的甲醛會致人死亡。一般來說，人的80％時間是在室內(nèi)環(huán)境中度過的，例如工作場所、家居場所、室內(nèi)休閑娛樂場所等。因此，有效去除污染物，凈化室內(nèi)空氣對保障人類身體健康和提高人們生活質量具有重要意義?？刂剖覂?nèi)甲醛氣體污染主要可分為源頭上控制和后期治理兩類。最佳方法是從源頭上控制甲醛釋放量，為此，我國先后頒布了一系列控制室內(nèi)甲醛濃度的措施及規(guī)定。甲醛污染的后期治理方法主要有機械法、綠色植物凈化法、物理吸附法、生物法及化學法等。其中，化學法中的室溫催化氧化甲醛方法由于無需額外能量和裝置，能徹底將甲醛氧化成無毒的二氧化碳和水等優(yōu)點而備受關注。室溫催化氧化甲醛方法中，最常用的是負載貴金屬催化劑。目前研究過的載體有金屬氧化物如TiO₂、CeO₂、NiO、FeO_x，氫氧化物如AlOOH和水合鐵以及非金屬氧化物如SiO₂等，這些載體要么具有大比表面積而有利于貴金屬的分散；要么具有分級多孔結構而有利于反應物或產(chǎn)物在催化劑內(nèi)部的擴散；要么具有豐富表面羥基而有利于氣體甲醛的吸附和氧化。然而，繼續(xù)尋求高效、環(huán)境友好、長期接觸而對人體無害的室溫分解甲醛催化劑仍然具有十分重要的意義。

很多研究表明，納米材料的形貌和微結構對其性能具有深刻的影響。納米材料的微結構和形貌可以通過合成方法進行調控。當前合成納米材料有多種方法，例如水熱法、微乳法、微波水熱法、溶膠凝膠法等，人們采用這些方法制備了形貌各異的納米材料，如納米顆粒、納米片、納米管及納米帶等。此外，復合納米材料由于不同組份在納米尺度的接觸，從而擾動了原組份的表面電子狀態(tài)，使得復合納米材料表現(xiàn)出與本體組份不同的優(yōu)異性能。復合納米材料的可控制備和應用一直是納米材料方面的研究熱點。

鐵氧化物由于來源豐富，無毒且對環(huán)境友好，在工業(yè)和環(huán)境保護領域有著廣泛的應用，例如可以作為顏料、氣體傳感器、催化劑、絮凝劑、廢水重金屬的脫除劑等。盡管Pt/鐵氧化物已被報道作為室溫催化氧化甲醛的催化劑(Complete oxidation of formaldehyde at ambient temperature over supported Pt/Fe₂O₃catalysts prepared by colloid-deposition method，Journal of hazardous materials 186(2):1392-1397.)，但其活性較低，仍無法滿足現(xiàn)有處理室內(nèi)甲醛的需要，因此進一步提高其催化活性仍然具有重要的研究意義。層狀氧化石墨烯表面有大量的含氧官能團，如羥基、羧基、環(huán)氧基等，石墨烯/Pt(Graphene oxide aerogel-supported Pt electrocatalysts for methanol oxidation,Journal of Power Sources,2015,285,76-79.)、石墨烯/Fe₂O₃(Graphene oxide–Fe₂O₃hybrid material as highly efficient heterogeneous catalyst for degradation of organic contaminants,Carbon,2013,60,437-444)等用石墨烯負載的催化劑均已有研究，但都屬于電催化、光催化氧化等領域，室溫催化氧化甲醛活性領域采用石墨烯進行負載還未見報道。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種室溫下快速、有效地分解甲醛氣體的Pt/氧化石墨烯/三氧化二鐵催化劑的制備方法。

本發(fā)明的技術方案為：一種增強室溫催化氧化甲醛活性的Pt/氧化石墨烯/三氧化二鐵催化劑的制備方法，其特征在于，步驟為：

在水溶性溶液中加入氧化石墨烯超聲攪拌至完全分散，再加入Fe₂O₃納米材料混合均勻；繼續(xù)加入Pt前軀體溶液混合均勻，所述Pt前軀體溶液中Pt的質量與Pt前軀體溶液中Pt、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.5～1.2％；加入含有還原劑的還原性溶液將Pt還原，所述還原劑為硼氫化鈉、硼氫化鉀或水合肼；將溶液體系離心分離，所得固體經(jīng)水洗、醇洗、烘干、冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

優(yōu)選的，步驟為：

a.在水溶性溶液中加入氧化石墨烯超聲攪拌0.5-1小時至完全分散；所述水溶性溶液為質量分數(shù)為0-100％的乙醇水溶液；

b.20～80℃下加入Fe₂O₃納米材料繼續(xù)攪拌0.1～0.5小時；Fe₂O₃納米材料與步驟a中氧化石墨烯質量比為2～15:1；

c.加入Pt前軀體溶液繼續(xù)攪拌0.1～0.5小時；所述Pt前軀體溶液為濃度1g/L-15g/L的六水合氯鉑酸H₂PtCl₆·6H₂O溶液、二氫氧根四氨合鉑Pt(NH₃)₄(OH)₂溶液、硝酸四氨合鉑Pt(NH₃)₄(NO₃)₂溶液或氯鉑酸鉀K₂PtCl₆溶液；

d.加入還原性溶液繼續(xù)攪拌0.2～0.5小時；所述還原性溶液中含有濃度為0.05～2mol/L的還原劑，所述還原劑與Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為5～50:1；

e.將溶液體系離心分離后所得固體經(jīng)水洗和醇洗后，在80～100℃下烘干8～24小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

優(yōu)選的，所述水溶性溶液為質量分數(shù)為0～100％的乙醇水溶液。

優(yōu)選的，所述Fe₂O₃納米材料與氧化石墨烯質量比為2～15:1。

優(yōu)選的，所述Pt前軀體溶液為濃度1g/L～15g/L的六水合氯鉑酸溶液、二氫氧根四氨合鉑溶液、硝酸四氨合鉑溶液或氯鉑酸鉀溶液。

優(yōu)選的，所述還原性溶液中含有濃度為0.05～2mol/L的還原劑，所述還原劑與Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為5～50:1。

進一步的，所述還原性溶液中還包括穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀，所述還原性溶液中穩(wěn)定劑與還原劑的摩爾比為1～3:1。

更進一步的，所述還原性溶液含有濃度為0.05～1mol/L的還原劑，當還原劑為硼氫化鈉NaBH₄時，穩(wěn)定劑選用氫氧化鈉；當還原性劑為硼氫化鈉KBH₄時，穩(wěn)定劑選用氫氧化鉀。

進一步的，步驟b中20～50℃下加入Fe₂O₃納米材料繼續(xù)攪拌0.2～0.3小時，加入的Fe₂O₃納米材料與氧化石墨烯質量比為10～3:1。

進一步的，步驟c加入的Pt前軀體溶液中Pt的質量與Pt前軀體溶液中Pt、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.5～1.0％。

優(yōu)選的，在水溶性溶液中加入氧化石墨烯時采用超聲波清洗機或超聲波細胞粉粹機進行超聲分散。

本發(fā)明中水溶性溶液、還原性溶液、Pt前軀體溶液的溶劑均為水，水溶性溶液體積根據(jù)實驗容器選擇，乙醇水溶液在質量分數(shù)為0％時為純水，質量分數(shù)為100％時為純的化合物無水乙醇，F(xiàn)e₂O₃納米材料為市售的Fe₂O₃顆粒及現(xiàn)有技術中已經(jīng)提供自制方法的Fe₂O₃納米片。步驟e中的水洗和醇洗分別為用蒸餾水洗滌和無水乙醇洗滌。

本發(fā)明的有益效果為：

1.由于鐵氧化物納米片和層狀氧化石墨烯在納米尺度上的充分接觸，有利于電荷的快速轉移；氧化石墨烯表面上的含氧官能團能增強甲醛氣體的吸附以及通過p-π共軛而穩(wěn)定Pt納米顆粒；因此，Pt/氧化石墨烯/鐵氧化物催化劑能夠快速、有效地分解甲醛氣體。

2.由于氧化石墨烯表面含有豐富的氧基團，有利于甲醛吸附。此外，Pt納米顆粒、鐵氧化物及氧化石墨烯在納米尺度的緊密接觸，由于表面電子層擾動，在它們之間形成強烈的相互作用，從而產(chǎn)生更多活性氧物種；這些氧物質參與甲醛氧化反應，從而提高了復合催化劑催化甲醛的活性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1所制備的樣品的XRD譜圖

圖2為本發(fā)明實施例1所制備的樣品的SEM譜圖

圖3為本發(fā)明實施例1所制備的樣品的拉曼譜圖

圖4為本發(fā)明實施例1和對比例1室溫催化氧化甲醛性能測試結果對比圖

圖5為本發(fā)明實施例2和對比例2室溫催化氧化甲醛性能測試結果對比圖

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

實施例1

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在30mL水溶性溶液(蒸餾水)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波細胞粉碎機超聲同時攪拌0.5小時使其充分分散在水溶性溶液(蒸餾水)中；

b.20℃下在體系中加入0.35g Fe₂O₃納米片(制備方法見Facet-Dependent Cr(VI)Adsorption of Hematite Nanocrystals，Environ.Sci.Technol.2016,50,1964-1972)磁力攪拌0.5小時，F(xiàn)e₂O₃納米片與氧化石墨烯的質量比為7:1；

c.在體系中加入0.9mL濃度為10g/L六水合氯鉑酸溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.5小時，其中六水合氯鉑酸溶液中Pt的質量與Pt(六水合氯鉑酸溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.84％；

d.在體系中加入5mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有0.1mol/L NaBH₄作為還原劑和0.1mol/L的NaOH作為穩(wěn)定劑的混合水溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時；加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為29:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在80℃下烘干12小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例2

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在30mL水溶性溶液(蒸餾水)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波細胞粉碎機超聲同時攪拌0.5小時使其充分分散在水溶性溶液(蒸餾水)中；

b.20℃下在體系中加入0.35g Fe₂O₃納米顆粒(市售)磁力攪拌0.3小時，F(xiàn)e₂O₃納米顆粒與氧化石墨烯的質量比為7:1；

c.在體系中加入0.9mL濃度為10g/L六水合氯鉑酸溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時，其中六水合氯鉑酸溶液中Pt的質量與Pt(六水合氯鉑酸溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.84％；

d.在體系中加入5mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有0.1mol/L NaBH₄作為還原劑和0.1mol/L的NaOH作為穩(wěn)定劑的混合水溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時；加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為29:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在80℃下烘干12小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例3

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在50mL水溶性溶液(質量分數(shù)20％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波細胞粉碎機超聲同時攪拌0.5小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)20％的乙醇水溶液)中；

b.40℃下在體系中加入0.4g Fe₂O₃納米片(制備方法見Facet-Dependent Cr(VI)Adsorption of Hematite Nanocrystals，Environ.Sci.Technol.2016,50,1964-1972)磁力攪拌0.2小時，F(xiàn)e₂O₃納米片與氧化石墨烯的質量比為8:1；

c.在體系中加入0.9mL濃度為8g/L六水合氯鉑酸溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.4小時，其中六水合氯鉑酸溶液中Pt的質量與Pt(六水合氯鉑酸溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.6％；

d.在體系中加入2.79mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有0.05mol/L NaBH₄作為還原劑和0.15mol/L的NaOH作為穩(wěn)定劑的混合水溶液，繼續(xù)攪拌0.4小時；加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為10:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在100℃下烘干24小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例4

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在30mL水溶性溶液(質量分數(shù)30％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波細胞粉碎機超聲同時攪拌0.6小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)30％的乙醇水溶液)中；

b.50℃下在體系中加入0.45g Fe₂O₃納米顆粒(市售)磁力攪拌0.3小時，F(xiàn)e₂O₃納米顆粒與氧化石墨烯的質量比為9:1；

c.在體系中加入1.76mL濃度為5g/L氯鉑酸鉀溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.1小時，其中氯鉑酸鉀溶液中Pt的質量與Pt(氯鉑酸鉀溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.7％；

d.在體系中加入5.42mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有0.05mol/L KBH₄作為還原劑和0.05mol/L的KOH作為穩(wěn)定劑的混合水溶液，繼續(xù)攪拌0.5小時；加入的還原性溶液中還原劑KBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為15:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在85℃下烘干20小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例5

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在40mL水溶性溶液(質量分數(shù)50％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波細胞粉碎機超聲同時攪拌0.7小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)50％的乙醇水溶液)中；

b.60℃下在體系中加入0.1g Fe₂O₃納米片(制備方法見Facet-Dependent Cr(VI)Adsorption of Hematite Nanocrystals，Environ.Sci.Technol.2016,50,1964-1972)磁力攪拌0.2小時，F(xiàn)e₂O₃納米片與氧化石墨烯的質量比為2:1；

c.在體系中加入0.36mL濃度為9g/L六水合氯鉑酸溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.2小時，其中六水合氯鉑酸溶液中Pt的質量與Pt(六水合氯鉑酸溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.8％；

d.在體系中加入0.16mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有1mol/L NaBH₄作為還原劑和1.5mol/L的NaOH作為穩(wěn)定劑的混合水溶液，繼續(xù)攪拌0.2小時；加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為25:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后95℃下烘干8小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例6

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在50mL水溶性溶液(質量分數(shù)60％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波細胞粉碎機超聲同時攪拌0.8小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)60％的乙醇水溶液)中；

b.80℃下在體系中加入0.3g Fe₂O₃納米顆粒(市售)磁力攪拌0.3小時，F(xiàn)e₂O₃納米顆粒與氧化石墨烯的質量比為6:1；

c.在體系中加入0.81mL濃度為6g/L二氫氧根四氨合鉑溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時，其中二氫氧根四氨合鉑溶液中Pt的質量與Pt(二氫氧根四氨合鉑中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.90％；

d.在體系中加入0.49mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有1mol/L KBH₄作為還原劑和3mol/L的KOH作為穩(wěn)定劑的混合水溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時；加入的還原性溶液中還原劑KBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為30:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在80℃下烘干16小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例7

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在30mL水溶性溶液(質量分數(shù)80％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波清洗機超聲同時攪拌0.9小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)80％的乙醇水溶液)中；

b.30℃下在體系中加入0.25g Fe₂O₃納米片(制備方法見Facet-Dependent Cr(VI)Adsorption of Hematite Nanocrystals，Environ.Sci.Technol.2016,50,1964-1972)磁力攪拌0.2小時，F(xiàn)e₂O₃納米片與氧化石墨烯的質量比為5:1；

c.在體系中加入2.0mL濃度為3g/L硝酸四氨合鉑溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.4小時，其中硝酸四氨合鉑溶液中Pt的質量與Pt(硝酸四氨合鉑溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為1.0％；

d.在體系中加入0.31mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有2mol/L NaBH₄作為還原劑的水溶液，繼續(xù)攪拌0.4小時；加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為40:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在90℃下烘干24小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例8

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在40mL水溶性溶液(質量分數(shù)90％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波清洗機超聲同時攪拌1小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)90％的乙醇水溶液)中；

b.40℃下在體系中加入0.15g Fe₂O₃納米顆粒(市售)磁力攪拌0.3小時，F(xiàn)e₂O₃納米顆粒與氧化石墨烯的質量比為3:1；

c.在體系中加入5.54mL濃度為1g/L氯鉑酸鉀溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.5小時，其中氯鉑酸鉀溶液中Pt的質量與Pt(氯鉑酸鉀溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為1.1％；

d.在體系中加入11.4mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有0.05mol/L KBH₄作為還原劑的水溶液，繼續(xù)攪拌0.5小時；加入的還原性溶液中還原劑KBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為50:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在100℃下烘干20小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例9

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在50mL水溶性溶液(質量分數(shù)95％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波清洗機超聲同時攪拌0.5小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)95％的乙醇水溶液)中；

b.50℃下在體系中加入0.5g Fe₂O₃納米片(制備方法見Facet-Dependent Cr(VI)Adsorption of Hematite Nanocrystals，Environ.Sci.Technol.2016,50,1964-1972)磁力攪拌0.1小時，F(xiàn)e₂O₃納米片與氧化石墨烯的質量比為10:1；

c.在體系中加入1.48mL濃度為10g/L六水合氯鉑酸溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時，其中六水合氯鉑酸溶液中Pt的質量與Pt(六水合氯鉑酸溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為1.00％；

d.在體系中加入0.85mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有0.6mol/L水合肼作為還原劑的水溶液，繼續(xù)攪拌0.2小時；加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為18:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在85℃下烘干8小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例10

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在30mL水溶性溶液(質量分數(shù)50％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波清洗機超聲同時攪拌0.6小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)50％的乙醇水溶液)中；

b.80℃下在體系中加入0.6g Fe₂O₃納米顆粒(市售)磁力攪拌0.5小時，F(xiàn)e₂O₃納米顆粒與氧化石墨烯的質量比為12:1；

c.在體系中加入1.50mL濃度為7g/L二氫氧根四氨合鉑溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.4小時，其中二氫氧根四氨合鉑溶液中Pt的質量與Pt(二氫氧根四氨合鉑溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為1.05％；

d.在體系中加入1.64mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有0.8mol/L NaBH₄作為還原劑的水溶液，繼續(xù)攪拌0.5小時；加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為37:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在95℃下烘干16小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例11

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在40mL水溶性溶液(質量分數(shù)60％的乙醇水溶液)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波細胞粉碎機超聲同時攪拌0.7小時使其充分分散在水溶性溶液(質量分數(shù)60％的乙醇水溶液)中；

b.30℃下在體系中加入0.75g Fe₂O₃納米片(制備方法見Facet-Dependent Cr(VI)Adsorption of Hematite Nanocrystals，Environ.Sci.Technol.2016,50,1964-1972)磁力攪拌15min，F(xiàn)e₂O₃納米片與氧化石墨烯的質量比為25:1；

c.在體系中加入1.29mL濃度為15g/L硝酸四氨合鉑溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時，其中硝酸四氨合鉑溶液中Pt的質量與Pt(硝酸四氨合鉑溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為1.2％；

d.在體系中加入0.40mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有1.5mol/L KBH₄作為還原劑的水溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時；加入的還原性溶液中還原劑KBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為12:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在80℃下烘干24小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

實施例12

制備Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑的具體步驟為：

a.在40mL水溶性溶液(質量分數(shù)100％的乙醇水溶液，即無水乙醇)中加入0.05g氧化石墨烯，利用超聲波細胞粉碎機超聲同時攪拌0.5小時使其充分分散在水溶性溶液(無水乙醇)中；

b.20℃下在體系中加入0.35g Fe₂O₃納米顆粒(市售)磁力攪拌0.3小時，F(xiàn)e₂O₃納米顆粒與氧化石墨烯的質量比為7:1；

c.在體系中加入0.44mL濃度為12g/L六水合氯鉑酸溶液作為Pt前軀體溶液，繼續(xù)攪拌0.3小時，其中六水合氯鉑酸溶液中Pt的質量與Pt(六水合氯鉑酸溶液中所含)、氧化石墨烯、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.5％；

d.在體系中加入0.52mL的還原性溶液將Pt還原，其中還原性溶液為含有0.1mol/L KBH₄作為還原劑和0.15mol/L的KOH作為穩(wěn)定劑的混合水溶液，繼續(xù)攪拌0.2小時；加入的還原性溶液中還原劑KBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為5:1；

e.步驟d所得溶液經(jīng)過離心分離后得到的固體分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，然后在90℃下烘干16小時，冷卻后研磨得到Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃復合催化劑。

對比例1

室溫催化氧化甲醛Pt/Fe₂O₃復合催化劑的制備

具體步驟為：

(1)將一定量六邊形0.35g Fe₂O₃納米片(制備方法同實施例1)在磁力攪拌條件下分散在30mL水中，磁力攪拌0.5小時；

(2)在步驟(1)的懸著溶液中加入0.75mL濃度為10g/L六水合氯鉑酸溶液作為Pt前軀體溶液，其中六水合氯鉑酸溶液中Pt的質量與Pt(六水合氯鉑酸溶液中所含)、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.8％，繼續(xù)攪拌0.5小時；

(3)在步驟(2)所得混合溶液中加入4.2mL NaBH₄和NaOH混合水溶液作為還原性溶液；繼續(xù)攪拌0.3小時，其中NaBH₄和NaOH濃度均為0.1mol/L，加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為29:1；

(4)將步驟(3)中獲得的混合溶液進行離心分離去除上清液，所得固體用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次，然后在80℃下干燥12小時，冷卻后研磨得到Pt/Fe₂O₃復合催化劑A。

對比例2

室溫催化氧化甲醛Pt/商業(yè)Fe₂O₃復合催化劑的制備

具體步驟為：

(1)將一定量Fe₂O₃納米顆粒(市售)在磁力攪拌條件下分散在30mL水中，磁力攪拌0.5小時；

(2)在步驟(1)的懸著溶液中加入0.75mL濃度為10g/L六水合氯鉑酸溶液作為Pt前軀體溶液，其中六水合氯鉑酸溶液中Pt的質量與Pt(六水合氯鉑酸溶液中所含)、Fe₂O₃納米材料質量和的百分比為0.8％，繼續(xù)攪拌0.5小時；

(3)在步驟(2)所得溶液中加入4.2mL NaBH₄和NaOH混合水溶液作為還原性溶液；繼續(xù)攪拌0.3小時，其中NaBH₄和NaOH濃度均為0.1mol/L，加入的還原性溶液中還原劑NaBH₄與步驟c中Pt前軀體溶液中Pt的摩爾比為29:1；

(4)將步驟(3)中獲得的混合溶液進行離心分離去除上清液，所得固體用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次，然后在80℃下干燥12小時，冷卻后研磨得到Pt/Fe₂O₃復合催化劑B。

甲醛催化氧化試驗

為考察本發(fā)明制備的催化劑催化分解甲醛的效果，將實施例1-12中制備的催化劑0.1g分散直徑為14cm的表面皿中。測試過程如下：將裝有催化劑的表面皿至于6L的有機玻璃反應器中，反應前表面皿上蓋有玻璃蓋，反應器底部放置一個5W的風扇。將一定量的濃甲醛溶液注入反應器內(nèi)，甲醛揮發(fā)直至濃度平衡，將玻璃蓋移去，催化劑與甲醛相互接觸，甲醛的濃度變化通過多組分氣體分析儀(INNOVA air Tech Instruments Model 1412)在線監(jiān)測。實施例1-12和對比例1-2中催化劑的活性數(shù)據(jù)見表1。實施例1中樣品多次使用活性數(shù)據(jù)見表2。

表1實施例1-12和對比例1-2中催化劑的活性數(shù)據(jù)

表2實施例1-12中催化劑不經(jīng)過任何處理、多次重復使用的活性數(shù)據(jù)

表1為實例1-2和對比例1-2中復合催化劑催化分解甲醛的數(shù)據(jù)。表1中的甲醛濃度降低的數(shù)據(jù)為反應60分鐘后的實驗數(shù)據(jù)。從該數(shù)據(jù)可知，所制備的催化劑室溫催化分解甲醛的效果與Pt負載量、氧化石墨烯含量、催化劑本身的性質及載體形貌等有關。結合實施例1-12及對比例1-2的結果，氧化石墨烯能顯著增強鐵氧化物，尤其是鐵氧化物納米片負載Pt催化劑的室溫除去甲醛活性。表2中的樣品重復使用的數(shù)據(jù)說明在多次循環(huán)使用過程中，催化劑室溫去除甲醛活性未見較大衰減，催化劑的穩(wěn)定性較好。

從圖1可以看出，實施例1中制得的Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃催化劑主要是α-Fe₂O₃相，這與石墨烯含量較少有關；圖2證實了該催化劑含有氧化石墨烯；圖3顯示了該催化劑是由規(guī)則Fe₂O₃六方納米片組成，并且薄層氧化石墨烯較均勻地分散在Fe₂O₃六方納米片中。將0.1g Pt/Fe₂O₃復合催化劑A或Pt/Fe₂O₃復合催化劑B與上述甲醛催化氧化試驗相同的步驟置于反應器中，實施例1和對比例1，及實施例2和對比例2中的甲醛濃度降低和CO₂濃度升高(ΔCO₂)的比較圖見圖4和圖5。甲醛濃度降低和CO₂濃度升高的現(xiàn)象表明：甲醛在這些催化劑上徹底礦化成了CO₂和水。含有氧化石墨烯的催化劑室溫催化氧化甲醛活性明顯高于沒有氧化石墨烯催化劑的活性。這表明氧化石墨烯可以顯著提高Pt/鐵氧化物室溫去除甲醛性能。還可以發(fā)現(xiàn)，Pt/氧化石墨烯/Fe₂O₃六方納米片催化劑(實施例1所得產(chǎn)物)的活性明顯高于Pt/氧化石墨烯/商業(yè)Fe₂O₃(實施例2所得產(chǎn)物)，這主要與六方納米片的層狀結構有關。