一种用于甲醛净化的金属合金催化剂及其制备方法
【专利说明】
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技术领域
[0002] 本发明涉及甲醛净化技术领域，具体地说，涉及一种用于甲醛净化的金属合金催 化剂及其制备方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 甲醛又称蚁醛，是重要的室内气体污染物。随着人们环保意识的提高，人们对室内 甲醛污染愈发关注，近年来因室内甲醛浓度超标引起的投诉案例也是屡见报道。因此，研究 甲醛净化技术来有效消除室内甲醛污染已成为改善人们生活环境的迫切任务。用于空气 中甲醛脱除的方法有吸附法、生物脱除法、等离子体法、催化氧化法等，这些方法各有优缺 点。其中，最常用的是吸附法，但吸附法脱除净化周期长，且吸附剂需要定期更换，并且也无 法从根本上消除甲醛污染。催化氧化是一种很有应用前景的甲醛脱除技术，它可在较低温 度下将甲醛氧化为无毒的二氧化碳和水，该技术环保、高效，并能从根本上消除甲醛。如中 国专利ZL200410102837. 3中提到了一种室温条件下催化氧化甲醛的催化剂，该催化剂由 二氧化钛上负载贵金属钼组成。中国专利ZL200410047973. 7中也提到了一种室温条件下 甲醛气体氧化催化剂，其特征是在金属氧化物上负载少量的贵金属组分，贵金属的含量为 0. 5-1%。CN10373648中提到了一种室温条件下甲醛净化的负载型类整体式催化剂，该催化 剂由贵金属（如Pt)和长程无序短程有序的类整体式TiO 2载体组成。
[0005] 上述发明很好地解决了室温下甲醛催化氧化的问题，但是都采用单一贵金属做 活性中心，贵金属的消耗量大、导致催化剂的成本增加，对甲醛的催化降解效率还有待 进一步的提高等问题。为了克服单一贵金属负载型催化剂存在的一些问题和寻求更高性 能的催化降解甲醛的催化剂，复合金属负载型催化剂引起了研究人员的关注。中国专利 CN102895971公开了一种负载八111_!^丨!￡合金纳米粒子的MnO 2催化剂，其中Au ^^^合金纳米 粒子负载量占所述催化剂质量1%~5%，未解决贵金属用量偏高的问题。CN103357409报道了 一种室温贵金属与稀土元素复合金属合金甲醛催化氧化剂，它是以复合晶型纳米二氧化钛 为载体，在碱性条件下将贵金属与稀土元素直接沉积到载体上，但这种制备方法容易造成 活性组分分布不均匀和合金化程度低的问题，很难充分发挥合金催化剂的功效。
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【发明内容】
[0007] 合金原子簇的高分散性、均匀性、高合金化是高性能合金催化剂的一个必要条件。 为了克服以上传统复合贵金属合金催化剂存在的问题和寻求更高性能的催化净化甲醛的 催化剂，本发明提供一种负载型高合金化的复合贵金属与过渡金属合金催化剂及其制备方 法，具有活性组分分布均匀、成本低、性能佳、稳定性好的优点，可在室温和低贵金属含量下 将甲醛快速氧化成二氧化碳和水。
[0008] 为了实现上述技术目的，本发明的技术解决方案为： 一种用于甲醛净化的金属合金催化剂，所述催化剂由金属合金活性组分和金属氧化物 载体组成。金属合金活性组分由贵金属A与过渡金属B复合而成,所述贵金属A为Pt、Rh、 Pd或Ag中的一种，过渡金属B为Fe、Co或Ni中的一种或者两种的混合物。
[0009] 在上述用于甲醛净化的金属合金催化剂中，以催化剂的重量为100%计，金属合金 中贵金属A的重量百分比为0. 01%~1%，过渡金属B的重量百分比为0. 01%~1%。
[0010] 在上述用于甲醛净化的金属合金催化剂中，所述金属氧化物载体为氧化铝、二氧 化钛、氧化铈和氧化锰中的一种。以催化剂的重量为100%计，金属合金催化剂中贵金属A 的重量百分比为0. 01%~1%，过渡金属B的重量百分比为0. 01%~1%。
[0011] 上述用于甲醛净化的金属合金催化剂的制备方法，包括如下步骤： (1) 根据合金的组成比例，将相应的贵金属和过渡金属的金属乙酰丙酮盐前驱体加热 溶于有机溶剂，在CO气氛下，加热反应一定时间得到复合贵金属合金纳米颗粒； (2) 将步骤（1)制备金属合金纳米颗粒分散在正丁胺溶液中，加入氧化物载体颗粒，磁 力搅拌50~100h、离心分离，干燥、焙烧； (3) 将步骤（3)焙烧后的催化剂在氢气气氛里或者用还原性溶液还原后烘干得到催 化剂。
[0012] 在上述制备方法步骤⑴中，有机溶剂优选为油胺或油酸，加热溶解温度为 60~80°C，优选为 70°C。
[0013] 在上述制备方法步骤（1)中，CO气氛压力为0.05~0.2MPa，反应温度为180~300°C， 反应时间为〇. 5~2h。
[0014] 在上述制备方法步骤（2)中，焙烧温度为150~500°C，优选为150~300°C，焙烧时间 为1~12 h。
[0015] 在上述制备方法步骤（3)中，氢气气氛还原温度为200~500°C，还原时间为1~6 h〇
[0016] 在上述制备方法步骤（3)中，还原性溶液为硼氢化钠、硼氢化钾或甲醛溶液的一 种或多种，还原剂的添加量与贵金属A的摩尔比为10~1000 :1。
[0017] 本发明的再一个目的是提供上述负载型金属合金催化剂在催化净化空气中甲醛 污染物的应用。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 本发明通过先制备复合贵金属和过渡金属合金纳米颗粒，再将合金纳米颗粒分散在金 属氧化物载体上，制备出高合金化的负载型复合贵金属和过渡金属合金催化剂用于空气污 染物甲醛的催化净化。通过采用价格较低的过渡金属元素与贵金属形成复合合金活性中 心，提高了贵金属原子利用效率，大幅度降低贵金属用量，可在室温下将甲醛快速氧化成二 氧化碳和水。该复合合金催化剂具有制作工艺简单、成本低、性能佳、甲醛分解速度快、使用 寿命长的优点，其市场应用潜力很大，可广泛应用在空调设备、通风管道、新风换气机、空气 净化器、空气加湿器等设备上。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限于实施 例表示的范围。
[0020] 实施例1 : 在 50mL 三颈烧瓶中加入 0· 006g Pt(acac)2、0. 0025g Ni(acac)jP5mL 油胺，70°C油浴 加热lOmin，通入0.1 MPaCO, 240°C加热60min，冷却至室温，加入适量乙醇，离心得到复合贵 金属合金纳米颗粒溶于正丁胺，加入Ig Al2O3，室温下搅拌三天。加入适量乙醇，离心得到 产品，放入真空干燥箱烘干，空气氛围下200°C焙烧lh，将得到的催化剂用HCHO溶液还原后 干燥，所用HCHO的添加量与贵金属Pt含量的摩尔比为20,制得室温净化甲醛的复合贵金属 合金催化剂，钼的重量百分比为〇. 3%，镍的重量百分比为