[发明专利]一种用于室温降解甲醛的整体式Pd/K2

说明书

本发明涉及一种用于室温降解甲醛的整体式Pd/K₂Ti₆O₁₃‑NWs催化剂及制备方法与应用，该方法首先通过水热法合成钛酸钾纳米线，并以此为载体表面负载钯金属团簇形成Pd/K₂Ti₆O₁₃‑NWs纳米结构，然后将其抽滤压膜制成整体式催化剂。本发明所制备的整体式Pd/K₂Ti₆O₁₃‑NWs催化剂，以钛酸钾纳米线为载体，钛酸钾纳米线无序排列，相互交叉混搭，形成高孔隙率的三维多孔结构，有利于提高催化剂对反应物分子的吸附以及反应过程中的传质扩散，减小传质阻力。该催化剂制备过程简单，方便操作，同时易于回收和重复利用，适于大规模的产业化应用。

技术领域

本发明涉及一种用于室温降解甲醛的整体式Pd/K₂Ti₆O₁₃-NWs催化剂及制备方法与应用，属于化学催化技术领域。

背景技术

甲醛是一种致畸、致癌、致突变物质，是最常见、污染最严重的气态污染物之一。我国规定室内甲醛含量应小于0.08mg/m³。但室内的各类装修装饰材料、家具、涂料、纺织品以及各种家居用品等都会持久释放甲醛。甲醛的净化主要有四种方法：吸附法、光催化降解、等离子体技术和催化氧化法。

目前，我国室内甲醛超标问题非常严重，而室内的空气净化装置多采用吸附法处理室内空气。例如中国专利文献CN106139817A公开了一种空气净化剂，其组成为：改性膨润土甲醛吸附剂30％～50％，改性膨润土5％～10％，改性海泡石10％～20％，高岭土10％～20％，纳米载银抗菌剂0.2％～1％，钛白粉4％～8％，碳酸钙5％～15％，硅藻土尾矿2％～6％，甲基纤维素 1％～5％，木纤维0.3％～1％；将改性膨润土甲醛吸附剂、改性膨润土、高岭土、改性海泡石、纳米载银抗菌剂、钛白粉、碳酸钙、硅藻土尾矿、甲基纤维素、木纤维投放进搅拌机共同混合搅拌均匀，得到的混合物通过圆盘造粒机制备成1～6mm粒径的颗粒状产品。但吸附法所用空气净化剂需经常更换，其吸附达到饱和时易再次释放出污染气体形成二次污染。

而催化氧化法操作相对简单、能耗低，且不会产生二次污染，是最具实际应用价值的甲醛净化方法。催化氧化法消除甲醛的催化剂分为两类，负载贵金属催化剂和非贵金属氧化物催化剂。其中，负载贵金属催化剂拥有更高的低温催化氧化活性，更适合室温净化甲醛。到目前为止，研究用于甲醛催化氧化的贵金属催化剂有铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)。相比于Pt和Au，Pd的价格较便宜，且储量丰富，因此，制备高活性负载金属Pd催化剂应用于室温下催化氧化甲醛具有重要意义。

研究发现，对很多催化氧化甲醛体系，碱金属离子的加入可以有效提高其反应速率。例如，在Ag/Co₃O₄催化剂中加入K⁺可改变其催化氧化甲醛的反应途径，提高甲醛转化效率 [ACSCatal.2014,4,2753-2762]。将K⁺加入Pd/TiO₂催化剂可提高氧气和水的活化，从而提高催化剂对甲醛氧化的催化活性[Catal.Sci.Technol.,2016,6,2289–2295]。

如中国专利文献CN101612578A公开了一种用于室内、车内以及微环境中消除甲醛的负载型纳米金催化剂及其制备方法。主要采用共沉淀法、沉积沉淀法和改进的浸渍法等方法、以金属氧化物、复合载体氧化物MO_x/Al₂O₃、复合载体氧化物MO_x/CeO₂、和玻璃、蜂窝陶瓷、金属网为基体，金属氧化物MO_x作为二载制备相应的纳米金催化剂。但是这些催化剂仍存在催化活性不高等缺陷。

综上所述可知，现有技术中缺少一种可以在室温下正常使用，同时去除甲醛效果好，催化氧化能力强的催化剂。

发明内容