[发明专利]一种低温降解甲醛的单原子Au改性CeO2

说明书

本发明涉及一种低温降解甲醛的单原子Au改性CeO₂(Au/CeO₂)催化剂的制备方法，主要制备步骤如下：步骤一、称取适量的介孔CeO₂粉末于去离子水中；步骤二、配置Au前驱体溶液；步骤三、使用微量注射泵将Au前驱体溶液缓慢注入到CeO₂溶液中；步骤四、将混合好的溶液进行磁力搅拌、静置、离心和烘干等过程。本发明制备的Au/CeO₂催化剂在45℃左右对甲醛展示出优异的催化降解性能。

技术领域

本发明涉及化工及环保领域，具体涉及一种低温降解甲醛单原子Au改性CeO₂(Au/CeO₂) 催化剂的制备方法。

背景技术

随着环境污染现象的日益加重,空气质量问题引起了人们的极度重视。而沸点在50℃～260℃，室温下饱和蒸汽压大于133.3Pa的可挥发性有机化合物(VOCs)是污染环境、影响人们健康的主要污染源。其中，甲醛作为日常生活中最常见的可挥发性有机污染物，与人体的身心健康密切相关。研究低温可高效降解甲醛的催化剂具有重要意义。

由于CeO₂中存在着Ce³⁺而具有独特的化学结构，存在着储氧和释放氧的能力，较强的氧化还原能力(Ce⁴⁺/Ce³⁺)，因此，CeO₂是一种很好的热催化剂。针对CeO₂催化降解VOCs 的研究得到了广大学者的追捧。但是，由于CeO₂热催化降解VOCs的起燃温度普遍较高，通常在120℃以上，能量消耗较高，使其应用受到了限制。研究者多会采取贵金属改性的办法来修饰CeO₂材料，进而降低其热催化降解VOCs的起燃温度。

近年来，许多研究者致力于贵金属Au改性CeO₂材料降解甲醛的研究。但以往制备的贵金属Au改性CeO₂材料的贵金属负载量较高，通常为1wt％～5wt％(Au和Ce元素的质量比)，且Au为纳米颗粒状。由于贵金属较为昂贵，这使其实际应用和工厂化生产变得困难。当将贵金属的负载量继续降低时，又会因为负载量过低而失去较好的降解甲醛的能力。因此探索较少质量负载的贵金属催化剂但具有更好性能的新型活性材料具有重要意义。

发明内容

为了解决低温下甲醛高效降解难的问题，本发明提供了一种低温降解甲醛的单原子Au 改性CeO₂催化剂的制备方法，在相对低温下(45℃左右)对甲醛具有优良的催化降解性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低温降解甲醛的单原子Au改性CeO₂(Au/CeO₂)催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、称量介孔CeO₂粉末于水中搅拌均匀，得到介孔CeO₂水溶液；

步骤二、配置HAuCl₄水溶液，作为Au前驱体溶液；

步骤三、使用微量注射泵将Au前驱体溶液缓慢注射到均匀的介孔CeO₂水溶液中，搅拌反应一段时间后，得到均匀的混合液；其中，注射速率为(0.01～1)ml/min；

步骤四、将步骤三所得混合液经静置、过滤、超声清洗、离心、干燥等后处理后，得到单原子Au改性CeO₂催化剂(Au/CeO₂催化剂)。

按上述方案，步骤一中，介孔CeO₂粉末由水热法制得，且未经过煅烧处理，该介孔CeO₂粉末为立方萤石相，介孔孔径大小为1.1～1.5nm。