專利名稱：一種高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
甲醛(HCHO)是一種典型的裝修型室內(nèi)空氣污染物，在室溫下極易揮發(fā)，隨著溫度的升高，揮發(fā)速度加快。甲醛對(duì)人體的危害，主要表現(xiàn)在會(huì)引起在嗅覺異常、刺激、過敏、肺功能異常、肝功能異常和免疫功能異常等方面。因此，有效降低室內(nèi)空氣中甲醛的含量以及其他有害氣體已經(jīng)成為當(dāng)今室內(nèi)環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。催化氧化技術(shù)是目前公認(rèn)的最理想的消除甲醛的方法，利用催化氧化反應(yīng)可以在常溫常壓下將甲醛轉(zhuǎn)化為無毒的CO2和H2O,并且消除HCHO效率高、處理量大、沒有二次污染，對(duì)低濃度甲醛污染的處理極為有效。常見的催化劑有二氧化鈰、二氧化鋯、二氧化鈦、三氧化二鋁、三氧化二鑭、氧化鎂、氧化鋅等。貴金屬金(Au)、鈀(Pd)等對(duì)甲醛催化轉(zhuǎn)化有特殊的作用，具有較高的活性，并且壽命長、耐高溫、能在接近室溫條件下有效地催化轉(zhuǎn)化甲醛等多種有害氣體。本發(fā)明提供一種用于接近于室溫條件下催化轉(zhuǎn)化低濃度甲醛的高活性催化劑，該催化劑以稀土氧化物為載體，并在稀土氧化物上負(fù)載貴金屬Au-Pd合金納米顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，該方法是一種以CeO2為載體，表面負(fù)載Au-Pd合金納米顆粒的催化劑的制備方法。利用本發(fā)明能夠獲得具有良好催化轉(zhuǎn)化活性的Au-Pd/Ce02催化劑。在323K時(shí)，該催化劑可以將甲醛全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。Au-Pd/Ce02催化劑在使用時(shí)不需要其它附加的外在條件，可以節(jié)約能源。其制備方法是一種工藝簡單，操作容易，易于工業(yè)化生產(chǎn)的方法。具體技術(shù)方案為:一種高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，包括以下步驟:I)載體CeO2的制備將5mmol的Ce (NO3) 3.6Η20和IOmmol表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于30ml乙醇和IOml去離子水中，在室溫下攪拌，使之混合均勻，將Ce (NO3) 3.6H20混合溶液轉(zhuǎn)入到特制反應(yīng)容器中密封，并置于160°C烘箱中反應(yīng)2.5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物離心分離，干燥后得到CeO2載體；2) CeO2載體表面負(fù)載貴金屬Au-Pd合金納米顆粒配制HAuCl4.4Η20和PdCl2溶液，將其混合均勻，加入聚乙烯醇(PVA)溶液，溶液經(jīng)強(qiáng)力攪拌，轉(zhuǎn)速為800r/min，，混合均勻后加入硼氫化鈉溶液(NaBH4)，并用硫酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至1，攪拌30min。將步驟I)所得的CeO2載體在攪拌條件下逐量加入到混合溶液中，持續(xù)攪拌2h，之后靜置24h，將沉淀離心、洗滌，干燥后得到Au-Pd/Ce02催化劑。所述Ce (NO3) 3.6H20混合溶液在160°C反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2.5h。
所述HAuCl4.4H20和PdCl2溶液的濃度為均為lg/L，PdCl2溶液的用量為11ml，HAuCl4.4H20溶液的用量為25ml。所述聚乙烯醇(PVA)溶液質(zhì)量濃度為Iwt %，加入量為2.2ml。硼氫化鈉溶液濃度為0.lmol/L，加入量為6ml。所述載體為純鈰鹽，純度(Ce02/TRE0)為98% -99.99%。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述方法制備的催化劑Au-Pd/Ce02，有高效的催化甲醛轉(zhuǎn)化性能。通過甲醛催化轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明，Au-Pd/Ce02催化劑可以在50°C時(shí)將甲醛全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，并且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。制備工藝簡單，操作方便，對(duì)于室內(nèi)空氣的凈化有很好的功效。


圖1:本發(fā)明制備方法得到的CeO2的掃描電鏡和透射電鏡照片；圖1a水熱反應(yīng)制備的CeO2的掃描電鏡圖，反應(yīng)條件:160°C，2.5h ；圖1b水熱反應(yīng)制備的CeO2的透射電鏡圖，反應(yīng)條件:160°C，2.5h ；圖2:本發(fā)明制備方法得到的CeO2的比表面積曲線；圖3:本發(fā)明制備方法得到的Au-P`d/Ce02催化劑的透射電鏡照片；圖3a Au-Pd/Ce02的透射電鏡圖，反應(yīng)條件:160°C，2.5h ；圖3b Au-Pd/Ce02的高分辨透射電鏡圖，反應(yīng)條件:160°C，2.5h ；圖4:本發(fā)明制備方法得到的Au-Pd/Ce02催化轉(zhuǎn)化甲醛的性能圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。載體CeO2的制備:在反應(yīng)器中加入5mmol Ce (NO3) 3.6H20> IOmmol的PVP和體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇溶液40ml，攪拌30min，使之混合均勻。在密封條件下，160°C反應(yīng)2.5小時(shí)。得到的產(chǎn)物經(jīng)離心、洗滌、干燥，即得到CeO2載體。Au-Pd/Ce02催化劑的制備:lg/L的PdCl2溶液Ilml和lg/L HAuCl4.4H20溶液25ml，在容器中混合均勻。向其中加入^^%的PVA溶液2.2ml，邊攪拌邊在混合溶液中加入配成的0.lmol/L硼氫化鈉溶液6ml，持續(xù)攪拌30min。將0.6g的載體CeO2加入到上述正在攪拌的溶液中，繼續(xù)攪拌2小時(shí)。之后，溶液靜置24小時(shí)。產(chǎn)物經(jīng)離心、洗滌、干燥，即得到Au-Pd/CeOjS化劑。由圖1a和圖1b可以觀察到:當(dāng)水熱反應(yīng)溫度為160°C，反應(yīng)時(shí)間為2.5小時(shí)時(shí)，所得的CeO2為球形的納米顆粒，粒徑主要集中在400-500nm，并且表現(xiàn)出良好的分散性能。從圖一 a的掃描電鏡照片還可以清晰地看出CeO2是由若干個(gè)小的CeO2納米顆粒經(jīng)過二次團(tuán)聚堆積而成。本發(fā)明制備方法得到的CeO2的比表面積曲線。圖3a是Au-Pd/Ce02催化劑的高分辨透射電鏡照片，負(fù)載了 Au-Pd納米粒子后的CeO2仍然為球形顆粒，粒度沒有明顯變化。從圖3b高分辨透射電鏡照片可以看出，Au-Pd合金納米粒子均勻的分散于CeO2載體表面。Au-Pd合金的(111)晶面的晶面間距d = 0.23nm,進(jìn)一步證明了 Au-Pd納米粒子成功地負(fù)載到了 CeO2載體表面。如圖4所示，Au-Pd/Ce02催化劑可以在50°C時(shí)將甲醛全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，并且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。制備工藝簡單，操作方便，對(duì)于室內(nèi)空氣的凈化有很好的功效。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)載體CeO2的制備 將5mmol的Ce (NO3) 3.6H20和IOmmol表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于30ml乙醇和IOml去離子水中，在室溫下攪拌，使之混合均勻，將Ce (NO3) 3.6H20混合溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)容器中密封進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物離心分離，干燥后得到CeO2載體； 2)CeO2載體表面負(fù)載貴金屬Au-Pd納米顆粒 配制HAuCl4.4H20和PdCl2溶液，將其混合均勻，加入聚乙烯醇(PVA)溶液，溶液經(jīng)強(qiáng)力攪拌，轉(zhuǎn)速為800r/min,混合均勻后加入硼氫化鈉溶液,硫酸調(diào)節(jié)溶液PH值至I,攪拌30min,將步驟I)所得的CeO2載體在攪拌條件下加入到混合溶液中，持續(xù)2h，之后靜置24h，將沉淀離心、洗滌，干燥后得到Au-Pd/Ce02催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于，所述Ce (NO3) 3.6H20混合溶液在160°C反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2.5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于，所述HAuCl4.4H20和PdCl2溶液的濃度為均為lg/L，PdCl2溶液的用量為11ml，HAuCl4.4H20溶液的用量為25ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇(PVA)溶液質(zhì)量濃度為Iwt %，加入量為2.2ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于，硼氫化鈉溶液濃度為0.lmol/L，加入量為6ml。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于，所述載體為純鈰鹽，純度(Ce02/TRE0)為98% -99.99%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效催化甲醛轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，催化劑以CeO2為載體，表面成功地負(fù)載了Au-Pd合金納米顆粒。以硝酸鈰、聚乙烯吡咯烷酮和乙醇為主要原料，合成載體CeO2。將CeO2經(jīng)過充分的處理后與氯化鈀和氯金酸溶液充分混合，用硼氫化鈉還原法在CeO2表面負(fù)載Au-Pd納米顆粒。最終得到Au-Pd/CeO2催化劑產(chǎn)品。其制備方法工藝簡單，操作容易，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01J23/66GK103071492SQ20121054936
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者王勤, 張軍, 賈文靜, 劉寶倉, 劉永欣, 劉洋, 荊鵬, 胡文婷, 于勝利 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古大學(xué)