[发明专利]一种降解VOCs用的单原子催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种降解VOCs用的单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将加入含铈化合物和氯铂酸铵的溶液在微波反应器中加热；步骤二、将溶液离心得到沉淀产物；步骤四、用去离子水或无水乙醇清洗沉淀产物，之后在马弗炉中煅烧得到单原子催化剂Pt/CeO₂。本发明利用微波辐射条件加热，加热速度快，对反应腔内溶液均匀加热，使金属原子更分散的负载在在载体上，提高了金属利用率，具有更高的催化活性。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种微波法制备的降解VOCs的常温单原子催化剂的制备方法。

背景技术

挥发性有机物VOCs(Volatile Organic Compounds)是一类重要的空气污染物，世界卫生组织定义为沸点50～260℃、室温下饱和蒸气压超过133Pa的有机化合物，包括烷烃类、烯烃类、芳烃及其衍生物、醇类、醛酮类、胺和酰胺类、酸和酸酐类等。VOCs是一种重要的大气污染物，对人体的危害大，能导致人体呈现种种不适感，并具有毒性和刺激性。已知许多VOCs具有神经毒性、肾脏和肝脏毒性，甚至具有致癌作用，能损害心血管系统，引起胃肠道紊乱，诱发免疫系统、内分泌系统及造血系统疾病，造成代谢紊乱，同时也是形成光化学烟雾和PM2.5的重要因素，还能导致温室气体的产生和臭氧层的破坏。

常温催化降解VOCs的技术相对于传统技术可以很大程度上降低VOCs处理的温度和成本，降低设备能耗损失，提高安全系数，操作过程简便，符合绿色化学的要求。微波是一种频率在300MHz至300GHz之间的电磁波。与传统加热以热传导、热辐射等方式由外向内传递热量不同，微波是通过偶极子旋转和离子传导两种方式内外同时加热。微波加热具有加热速度快、均匀加热、选择性加热、易于控制的特点。在微波辐射条件下，化学反应反应速率快、转化率高、选择性高。稀土元素具有很好的吸波特性，其自身独特的电子结构提高了吸收电磁波峰值能力，拓宽了吸收频带，与微波辅助加热方式相配合，能增加微波在基体材料内部传播时的反应次数，使反应更充分进行，使稀土元素在材料合成中更为均匀的分布，降低了生产能耗和成本。单原子是一类新型的催化剂，相比传统负载型催化剂，单原子催化剂实现了单个原子成为反应活性点位，催化剂的负载量大大降低，而催化效果也显著提高。然而单原子催化剂易迁移团聚，从而引发活性下降甚至失活。目前单原子催化剂的制备方法有原子层沉积法、浸渍法、质量分离软着陆法、固相熔融法、强静电吸附法等，然而关于微波法制备降解VOCs的单原子催化剂的工艺迄今还未见报道。

专利CN108057455A公开了一种臭氧催化氧化催化剂及其制备方法。该专利将原料煤磨粉，加入活性组分后，成型、炭化和活化，制得的臭氧催化氧化催化剂的孔隙结构发生改变，制得介孔和微孔并存的双孔分布结构，催化剂催化活性提高，但是催化剂需要加入臭氧才能够高效降解，存在结构稳定性差、贵金属分散性不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种降解VOCs用的单原子催化剂的制备方法，本方法制备的单原子催化剂分散性好，结构稳定性高，原子利用率高，降低使用成本，催化效果好，使用寿命长，制备过程操作简便，并在无臭氧氧化的常温下就可以降解VOCs。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种降解VOCs用的单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含铈化合物溶于去离子水中，然后将碱性物质添加至含铈化合物溶液中使溶液pH＝8～9，然后将氯铂酸铵添加至溶液中，加入所述溶液中的氯铂酸铵与含铈化合物的质量比为1:10～30；

(2)将溶液放入微波反应器中以150～300℃加热10～30min；

(3)反应结束后，将溶液在高速离心机上以6000～10000转/分钟转速离心分离5～15分钟后，移去离心管中溶液，得到沉淀产物；