[发明专利]一种Pt/Fe3O4催化剂的制备方法及其在低浓度甲醛低温催化氧化反应中的应用

说明书

本发明属于环境保护领域，涉及一种Pt/Fe₃O₄催化剂的制备方法，及其在低浓度甲醛低温催化氧化反应中的应用。将氯铂酸溶液加入到硝酸铁溶液中，室温下搅拌，恒温水浴下，再加入碳酸钠溶液中将得到的沉淀物离心，洗涤，干燥和焙烧，得到粉末；将粉末经过H₂/N₂混合气还原，即制得Pt/Fe₃O₄。将本发明制备的Pt/Fe₃O₄催化剂用于甲醛催化氧化反应中，在催化温度为30℃，催化剂量为200mg时，反应气流速为500mL/min，甲醛的转化率为87.6～98.6％。在催化温度为0℃，催化剂量为200mg时，反应气流速500mL/min，甲醛的转化率为78.2～85.1％，甲醛的转化率较高。

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及一种Pt/Fe₃O₄催化剂的制备方法，及其在低浓度甲醛低温催化氧化反应中的应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高和居住条件的改善，室内装修已成为时尚，随之带来了越来越严重的室内空气污染。新家具和装修材料会释放一种称为甲醛的污染物,它具有较高的毒性,在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位，被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。长期接触甲醛可引起慢性呼吸道疾病，鼻咽癌、细胞核的基因突变、白血病等疾病。近几年来,随着政府多途径对其危险性的宣传和人们对自身健康的极大关注，公众对室内装修引发的空气污染问题越来越重视。探索和发展新型高效的用于甲醛催化氧化的催化剂已成为科学家的一个重要方向。

目前，治理甲醛污染的方法有很多种，但都存在一定的缺陷。吸附剂失活与再生以及吸附容量等限制了吸附技术的应用；负离子技术对设备要求较高，且容易发生二次飞扬；在较低污染物浓度下使用绿色植物吸收，但存在作用时间慢，且作用的时效性和稳定性不确定；功耗较大、二次污染等问题也限制了低温等离子体技术的广泛应用。催化氧化技术是公认的比较理想的去除甲醛的方法，利用该技术可在较低温度下将甲醛转化为无毒的二氧化碳和水。治理甲醛的催化剂组分活性是通常采用第八族过渡贵金属(Pt、Pd)和第一副族的(Ag、Au)等催化剂。

通过查阅文献，发现在载体上负载Pt、Pd、Ag、Au等贵金属后Pt的催化活性是最好的，并且在90℃即可完全氧化甲醛。但大多数的甲醛都是在较高浓度(100-1000ug/L)条件下进行反应，但当甲醛浓度较低时，由于扩散速率较慢有可能达不到很好的催化效果。

发明内容

针对甲醛浓度研究范围的不足，我们通过制备Pt/Fe₃O₄催化剂实现了低浓度(1-2ug/L)甲醛的低温氧化，更贴近实际家庭装修后甲醛的消除。本发明在铁氧化物上负载贵金属铂催化剂，提高催化剂的甲醛低温氧化催化活性。

基于此，本发明目的在于，提供一种可实现低浓度甲醛低温催化氧化的Pt/Fe₃O₄催化剂及其制备方法。

一种Pt/Fe₃O₄催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氯铂酸溶液加入到硝酸铁溶液中，室温下搅拌6小时，然后将混合溶液加入到恒温水浴的碳酸钠溶液中，持续搅拌1-3小时，将得到的沉淀物离心，洗涤，干燥和焙烧，得到粉末；

(2)将步骤(1)所得的粉末经过H₂/N₂混合气还原，即制得Pt/Fe₃O₄催化剂。

步骤(1)中，氯铂酸溶液浓度为0.02～0.08mol/L，硝酸铁溶液浓度为0.45-0.51mol/L，碳酸钠溶液的溶度是1～2mol/L。其中，氯铂酸溶液和硝酸铁溶液的体积之比为1:7-1:39。为将氯铂酸和硝酸铁完全沉淀，碳酸钠溶液过量使用。