[发明专利]一种碳基金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种碳基金属催化剂的制备方法，包括：制备碳基载体，然后使用螯合剂来实现载体与金属催化剂的有效结合，从而制得碳基金属催化剂。本发明还提供了一种碳基金属催化剂以及该碳基金属催化剂在去除气态苯类污染物中的应用。本发明的制备工艺简单，易于操作和推广，所制备的碳基金属催化剂分散度高、负载量高、稳定性好且使用寿命长，并且可以在低温下高选择性地去除气态苯类污染物，可广泛地应用于空气净化器、空调、防毒面具以及换气扇等，改善产品对气态苯类污染物的选择性去除，降低对环境和人体的污染性和危害性。

技术领域

本发明涉及金属催化剂领域，具体而言，一种碳基金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

苯系物，广义上包括全部芳香族化合物，它是一种强烈的致癌物质，对人体的血液、神经、生殖系统具有较强危害，严重时甚至可以引起白血病和再生障碍性贫血。苯及苯系物主要来自于合成纤维、塑料、燃料、橡胶等，隐藏在油漆、各种涂料的添加剂以及各种胶黏剂、防水材料等。在人们的日常生活中，工业生产、装修装饰材料、汽车尾气、诸如复印机、打印机、传真机等办公设备、诸如吸烟、烹饪等人为活动等都是苯系污染物的来源，特别是近年来全国大范围内出现的雾霾中存在的苯系污染物，已经严重地威胁到人们的健康。

目前，现有技术中存在一种金属催化剂的制备方法，制备的Ru/H-β催化剂展现出极佳的费托反应活性，其主要针对C5-C11液态产物的选择性，但是其分散度不高且负载量较低，而且不能对气态苯类污染物进行有效去除。

因此，制备一种具有高分散、高负载量的碳基金属催化剂，并能用于气态苯类污染物的去除将具有十分重要的意义。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明研究了一种碳基金属催化剂及其制备方法和应用，以提供一种分散度高、负载量高、稳定性好且使用寿命长的碳基金属催化剂。

根据本发明的一个方面，提供了一种碳基金属催化剂的制备方法，包括：制备碳基载体；将金属前驱体与螯合剂混合均匀以形成混合溶液；以及向混合溶液中加入碳基载体，干燥、焙烧，制得碳基金属催化剂。

在上述制备方法中，采用冷冻干燥法、超临界干燥法或喷雾干燥法制备碳基载体。

在上述制备方法中，制备碳基载体所采用的碳源为氧化石墨烯与钛酸丁酯、异丙醇铝和正硅酸乙酯中的一种或两种的混合溶液，或者为氧化石墨烯。

在上述制备方法中，制备碳基载体所采用的溶剂为水、乙醇、异丙醇和叔丁醇的一种或多种的组合。

在上述制备方法中，制备的碳基载体的比表面积为1500-3000m²/g、孔隙率为70-90％。

在上述制备方法中，制备的碳基载体的比表面积为2100-3000m²/g、孔隙率为85-90％。

在上述制备方法中，金属催化剂为Pt、Pd、Ru、Rh或Ir。

在上述制备方法中，金属前驱体为金属催化剂的硝酸盐或醋酸盐。

在上述制备方法中，螯合剂为聚乙烯吡咯烷酮、乙二胺四乙酸、柠檬酸、柠檬酸钠或酒石酸钾。

在上述制备方法中，采用旋转蒸发仪在85℃-95℃的温度下进行干燥。

在上述制备方法中，焙烧的温度为200-500℃。

在上述制备方法中，在焙烧之后，螯合剂分解。

根据本发明的另一方面，还提供了一种由上述方法制备的碳基金属催化剂。

根据本发明的又一方面，还提供了碳基金属催化剂在去除气态苯类污染物中的应用。