专利名称：一种高效催化甲醛转化催化剂的制备方法
技术领域：
本发明属于化学技术领域，涉及一种高效催化甲醛转化催化剂的制备方法。
背景技术：
甲醛(HCHO)是一种典型的装修型室内空气污染物，在室温下极易挥发，随着温度的升高，挥发速度加快。甲醛对人体的危害，主要表现在会引起在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。因此，有效降低室内空气中甲醛的含量以及其他有害气体已经成为当今室内环境保护的一项重要内容。催化氧化技术是目前公认的最理想的消除甲醛的方法，利用催化氧化反应可以在常温常压下将甲醛转化为无毒的CO2和H2O,并且消除HCHO效率高、处理量大、没有二次污染，对低浓度甲醛污染的处理极为有效。常见的催化剂有二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二镧、氧化镁、氧化锌等。贵金属金(Au)、钯(Pd)等对甲醛催化转化有特殊的作用，具有较高的活性，并且寿命长、耐高温、能在接近室温条件下有效地催化转化甲醛等多种有害气体。本发明提供一种用于接近于室温条件下催化转化低浓度甲醛的高活性催化剂，该催化剂以稀土氧化物为载体，并在稀土氧化物上负载贵金属Au-Pd合金纳米颗粒。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，该方法是一种以CeO2为载体，表面负载Au-Pd合金纳米颗粒的催化剂的制备方法。利用本发明能够获得具有良好催化转化活性的Au-Pd/Ce02催化剂。在323K时，该催化剂可以将甲醛全部转化为二氧化碳和水。Au-Pd/Ce02催化剂在使用时不需要其它附加的外在条件，可以节约能源。其制备方法是一种工艺简单，操作容易，易于工业化生产的方法。具体技术方案为:一种高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，包括以下步骤:I)载体CeO2的制备将5mmol的Ce (NO3) 3.6Η20和IOmmol表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于30ml乙醇和IOml去离子水中，在室温下搅拌，使之混合均匀，将Ce (NO3) 3.6H20混合溶液转入到特制反应容器中密封，并置于160°C烘箱中反应2.5小时。反应结束后，产物离心分离，干燥后得到CeO2载体；2) CeO2载体表面负载贵金属Au-Pd合金纳米颗粒配制HAuCl4.4Η20和PdCl2溶液，将其混合均匀，加入聚乙烯醇(PVA)溶液，溶液经强力搅拌，转速为800r/min，，混合均匀后加入硼氢化钠溶液(NaBH4)，并用硫酸调节溶液的PH值至1，搅拌30min。将步骤I)所得的CeO2载体在搅拌条件下逐量加入到混合溶液中，持续搅拌2h，之后静置24h，将沉淀离心、洗涤，干燥后得到Au-Pd/Ce02催化剂。所述Ce (NO3) 3.6H20混合溶液在160°C反应，反应时间为2.5h。
所述HAuCl4.4H20和PdCl2溶液的浓度为均为lg/L，PdCl2溶液的用量为11ml，HAuCl4.4H20溶液的用量为25ml。所述聚乙烯醇(PVA)溶液质量浓度为Iwt %，加入量为2.2ml。硼氢化钠溶液浓度为0.lmol/L，加入量为6ml。所述载体为纯铈盐，纯度(Ce02/TRE0)为98% -99.99%。本发明的有益效果:本发明所述方法制备的催化剂Au-Pd/Ce02，有高效的催化甲醛转化性能。通过甲醛催化转化实验证明，Au-Pd/Ce02催化剂可以在50°C时将甲醛全部转化为二氧化碳和水，并且具有良好的化学稳定性。制备工艺简单，操作方便，对于室内空气的净化有很好的功效。
图1:本发明制备方法得到的CeO2的扫描电镜和透射电镜照片；图1a水热反应制备的CeO2的扫描电镜图，反应条件:160°C，2.5h ；图1b水热反应制备的CeO2的透射电镜图，反应条件:160°C，2.5h ；图2:本发明制备方法得到的CeO2的比表面积曲线；图3:本发明制备方法得到的Au-P`d/Ce02催化剂的透射电镜照片；图3a Au-Pd/Ce02的透射电镜图，反应条件:160°C，2.5h ；图3b Au-Pd/Ce02的高分辨透射电镜图，反应条件:160°C，2.5h ；图4:本发明制备方法得到的Au-Pd/Ce02催化转化甲醛的性能图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明的方法作进一步详细地说明。载体CeO2的制备:在反应器中加入5mmol Ce (NO3) 3.6H20> IOmmol的PVP和体积分数为75%的乙醇溶液40ml，搅拌30min，使之混合均匀。在密封条件下，160°C反应2.5小时。得到的产物经离心、洗涤、干燥，即得到CeO2载体。Au-Pd/Ce02催化剂的制备:lg/L的PdCl2溶液Ilml和lg/L HAuCl4.4H20溶液25ml，在容器中混合均匀。向其中加入^^%的PVA溶液2.2ml，边搅拌边在混合溶液中加入配成的0.lmol/L硼氢化钠溶液6ml，持续搅拌30min。将0.6g的载体CeO2加入到上述正在搅拌的溶液中，继续搅拌2小时。之后，溶液静置24小时。产物经离心、洗涤、干燥，即得到Au-Pd/CeOjS化剂。由图1a和图1b可以观察到:当水热反应温度为160°C，反应时间为2.5小时时，所得的CeO2为球形的纳米颗粒，粒径主要集中在400-500nm，并且表现出良好的分散性能。从图一 a的扫描电镜照片还可以清晰地看出CeO2是由若干个小的CeO2纳米颗粒经过二次团聚堆积而成。本发明制备方法得到的CeO2的比表面积曲线。图3a是Au-Pd/Ce02催化剂的高分辨透射电镜照片，负载了 Au-Pd纳米粒子后的CeO2仍然为球形颗粒，粒度没有明显变化。从图3b高分辨透射电镜照片可以看出，Au-Pd合金纳米粒子均勻的分散于CeO2载体表面。Au-Pd合金的(111)晶面的晶面间距d = 0.23nm,进一步证明了 Au-Pd纳米粒子成功地负载到了 CeO2载体表面。如图4所示，Au-Pd/Ce02催化剂可以在50°C时将甲醛全部转化为二氧化碳和水，并且具有良好的化学稳定性。制备工艺简单，操作方便，对于室内空气的净化有很好的功效。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)载体CeO2的制备 将5mmol的Ce (NO3) 3.6H20和IOmmol表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于30ml乙醇和IOml去离子水中，在室温下搅拌，使之混合均匀，将Ce (NO3) 3.6H20混合溶液转入反应容器中密封进行反应，反应结束后，产物离心分离，干燥后得到CeO2载体； 2)CeO2载体表面负载贵金属Au-Pd纳米颗粒 配制HAuCl4.4H20和PdCl2溶液，将其混合均匀，加入聚乙烯醇(PVA)溶液，溶液经强力搅拌，转速为800r/min,混合均勻后加入硼氢化钠溶液,硫酸调节溶液PH值至I,搅拌30min,将步骤I)所得的CeO2载体在搅拌条件下加入到混合溶液中，持续2h，之后静置24h，将沉淀离心、洗涤，干燥后得到Au-Pd/Ce02催化剂。
2.根据权利要求1所述的高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，其特征在于，所述Ce (NO3) 3.6H20混合溶液在160°C反应，反应时间为2.5h。
3.根据权利要求1所述的高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，其特征在于，所述HAuCl4.4H20和PdCl2溶液的浓度为均为lg/L，PdCl2溶液的用量为11ml，HAuCl4.4H20溶液的用量为25ml。
4.根据权利要求1所述的高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇(PVA)溶液质量浓度为Iwt %，加入量为2.2ml。
5.根据权利要求1所述的高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，其特征在于，硼氢化钠溶液浓度为0.lmol/L，加入量为6ml。
6.根据权利要求1所 述的高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，其特征在于，所述载体为纯铈盐，纯度(Ce02/TRE0)为98% -99.99%。
全文摘要
本发明公开了一种高效催化甲醛转化催化剂的制备方法，催化剂以CeO2为载体，表面成功地负载了Au-Pd合金纳米颗粒。以硝酸铈、聚乙烯吡咯烷酮和乙醇为主要原料，合成载体CeO2。将CeO2经过充分的处理后与氯化钯和氯金酸溶液充分混合，用硼氢化钠还原法在CeO2表面负载Au-Pd纳米颗粒。最终得到Au-Pd/CeO2催化剂产品。其制备方法工艺简单，操作容易，易于工业化生产。
文档编号B01J23/66GK103071492SQ20121054936
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者王勤, 张军, 贾文静, 刘宝仓, 刘永欣, 刘洋, 荆鹏, 胡文婷, 于胜利 申请人:内蒙古大学