[发明专利]一种用于催化去除甲醛和一氧化碳的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于催化去除甲醛和一氧化碳的催化剂及其制备方法，所述催化剂的通式为A/Ce‑TiO₂/g‑C3N4；其中A为Pt、Pd、Au中的其中一种，A为贵金属；其中A的负载量为0.1～1wt％，余量为Ce‑TiO₂/g‑C3N4；Ce/TiO₂的质量比为0.3～3％；TiO₂/g‑C3N4的质量比为0.1～2。本发明催化剂在可见光辅助下，Ce‑TiO₂/g‑C3N4复合载体具有很高的光催化效率，而适量Ce的存在显著促进双活性位点产生高氧化性的活性氧物种，用于室内甲醛和CO的氧化分解，从而获得高甲醛和CO分解率及高催化稳定性；即使是在高空气流速的条件下，该催化剂也具有极高的催化效率。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及一种用于催化去除甲醛和一氧化碳的催化剂及其制备方法。

背景技术

甲醛和一氧化碳均是室内主要的空气污染物，对人体具有严重的危害，甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用，甲醛在室内达到一定浓度时，人就有不适感，大于0.08mg/m³的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等。

一氧化碳是一种对血液及神经系统毒性很强的污染物，空气中的一氧化碳通过呼吸系统进入人体血液内，与血液中的血红蛋白等结合，形成可逆性的结合物。一氧化碳与血红蛋白的结合，不仅降低血球携带氧的能力，而且还抑制和延缓氧血红蛋白的解析与释放，导致机体组织因缺氧而坏死，严重者则可能危及人的生命。目前针对室内甲醛和CO污染物的脱除比较可行的方法之一是通过室温催化氧化将甲醛和CO氧化为CO₂，从而去除污染物。

目前去除甲醛的一种方法为通过贵金属对甲醛进行催化氧化，室温催化氧化甲醛分解机理为：首先甲醛吸附在催化剂表面位点上，然后贵金属活化O₂氧化甲醛为中间产物，比如甲酸盐，然后甲酸盐会进一步被活化的O₂氧化为CO，最后氧化为CO₂，但是在此过程中会有甲酸盐的逐渐积累，甲酸盐向CO₂的转化是决定该催化反应快慢的关键步骤，但是空气中不仅包含有甲醛，还有一定浓度的CO存在，CO对贵金属催化剂的吸附能力很强，故CO会逐渐占据贵金属的活化氧气位点，从而形成毒化，导致催化剂催化氧化甲醛和CO能力下降，会影响贵金属的催化效率和稳定性。

由此可见，去除空气中的CO是非常有必要的，因为CO不仅会影响空气质量，导致人CO中毒；并且CO还会影响贵金属对甲醛的催化氧化。

此外，想要快速获得室内洁净空气量，需要高空气流速通过催化剂，而高空气流速条件下也会影响催化剂的催化效率和稳定性。

针对上述问题，专利号为CN201911013173.6(公开号为CN110665531A)的中国发明专利申请公开了《一种Pt/g-C3N4/CeO₂复合光催化剂及其制备方法与应用》，该复合光催化剂为Pt/g-C3N4/CeO₂，该催化剂具有日光灯响应活性，能够在室温下利用可见光，室温下去除甲醛气体污染物。虽然该催化剂利用了CeO₂作为载体复合g-C3N4，产生异质结，提升了一定光催化氧化能力，但是g-C3N4/CeO₂作为载体，比表面积不够大，对Pt的分散性不够好，并且对光效率的利用方面也有限。

又如专利号为CN202010132068.0(公开号为CN111250139A)的中国发明专利申请公开的《一种混晶TiO₂/g-C3N4纳米空心管复合材料及其制备方法》，该催化剂仅仅利用TiO₂/g-C3N4的光催化氧化降解甲醛，催化能力有限。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种催化效率高的用于催化去除甲醛和一氧化碳的催化剂。