CN112844436B - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112844436B CN112844436B CN202110106991.1A CN202110106991A CN112844436B CN 112844436 B CN112844436 B CN 112844436B CN 202110106991 A CN202110106991 A CN 202110106991A CN 112844436 B CN112844436 B CN 112844436B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tio
- catalyst
- solution
- formaldehyde
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
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。
Description
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***毒性很强的污染物,空气中的一氧化碳通过呼吸***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。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状,提供一种上述催化剂的制备方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:一种用于催化去除甲醛和一氧化碳的催化剂,其特征在于:
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。
优选地,所述A为Pt,Pt对甲醛的催化氧化能力强。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为:一种上述用于催化去除甲醛和一氧化碳的催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将钛源溶解在无水乙醇中,然后加入g-C3N4,混合均匀后得到溶液B;
(2)将铈源、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌得到溶液C;
(3)将溶液C加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置呈凝胶状,然后进行干燥,最后在氮气条件下300~500℃煅烧,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)称取A的前驱体溶液,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此前驱体溶液中搅拌均匀,然后干燥;
(5)将步骤(4)中干燥后的样品在氮气条件下200~450℃煅烧获得所述催化剂A/Ce-TiO2/g-C3N4。
优选地,所述步骤(2)中的所述铈源为硝酸铈。
优选地,所述步骤(1)中的钛源为钛酸四丁酯。
优选地,所述步骤(4)中的所述A的前驱体溶液为六羟基合铂酸二乙醇胺。
优选地,所述步骤(4)中的所述A的前驱体溶液为氯铂酸、硝酸铂、四氨合硝酸铂中的其中一种,所述步骤(5)中,干燥后的样品在氮气条件下200~450℃煅烧后,再在H2氛围下200~450℃还原,以将铂的前驱体溶液还原为铂,获得所述催化剂A/Ce-TiO2/g-C3N4。
与现有技术相比,本发明的优点:1、在促进电子空穴分离,提高光效率方面:该载体可以通过TiO2/g-C3N4的复合产生的异质结和适量Ce掺杂TiO2产生的大量氧空位,由于氧空位和TiO2/g-C3N4异质结的存在能有效抑制电子和空穴的复合,提高催化效率,因此还原性TiO2复合g-C3N4表现出极强的可见光催化性能;2、在促进自由基生成,提高氧化能力方面:Ce-TiO2/g-C3N4载体在可见光照射下会产生大量的自由电子和空穴,从而产生羟基自由基、超氧自由基和单线态氧等氧化性极强的活性氧物种,能快速氧化CO、甲酸盐以及甲醛为CO2,从而进一步辅助提高甲醛和CO的转化率,同时也减弱了CO的毒化和甲酸盐的积累导致的催化剂失活问题,增强了催化剂的稳定性;并且该载体中的氧空位协同Ce位点显著提高载体储氧能力,更有利于氧捕获光生电子,产生更多的超氧自由基;而复合载体中具有更多的表面羟基,从而有效利用结合空穴,产生更多的羟基自由基;3、Ce的适量存在不仅使TiO2产生大量氧空位,而且通过CeO2与氧空位的协同储放氧能力,结合该载体中大量表面羟基,一方面显著提升氧气与光生电子的结合产生超氧自由基和羟基自由基等活性氧,另一方面也有利于增强贵金属A对于O2的活化效率,从而进一步提高该催化剂催化氧化能力;4、本发明的改性TiO2基载体(Ce-TiO2/g-C3N4)具有更大的比表面积和大量的表面羟基,更有利于贵金属A的分散和以及提高Pt的催化氧化能力;5、本发明由于有分散性好的贵金属A的存在,一方面具有很强的催化氧化甲醛能力,另一方面由于具有大量的氧空位和Ce的存在,具有更强的光催化氧化能力,从而具有更强的氧化污染物的能力。
综上所述,本发明通过光辅助催化氧化方法高效室温下高效分解甲醛和CO,极少量贵金属A负载于Ce-TiO2/g-C3N4复合载体,来获得具有双催化氧化活性位的催化剂,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,本发明的催化剂也具有极高的催化效率和稳定性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
下文中的钛酸四丁酯选用国药集团化学试剂有限公司,硝酸铈(购自国药集团化学试剂有限公司),六羟基合铂酸二乙醇胺(可参考云南大学学报(自然科学版):2017,39(2):283-287的《载铂催化前驱体(MEA)2Pt(OH)6》的制备及其性能研究)。
实施例1
本实施例的催化剂为Pt/Ce-TiO2/g-C3N4,即Pt负载Ce-TiO2/g-C3N4,Pt为活性成分,Ce-TiO2/g-C3N4为载体,载体Ce-TiO2/g-C3N4为Ce掺杂TiO2并复合于g-C3N4。其中Pt的负载量为0.6wt%,余量为载体Ce-TiO2/g-C3N4;Ce-TiO2/g-C3N4中:Ce/TiO2的质量比为1.5wt%,TiO2/g-C3N4质量比为0.3。
本实施例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4(购自国药集团化学试剂有限公司)超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将硝酸铈、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配置六羟基合铂酸二乙醇胺源液,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此六羟基合铂酸二乙醇胺源液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h;
(5)将步骤(4)中最终干燥制得的样品在氮气条件下400℃煅烧2小时获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
在铂的前驱体采用六羟基合铂酸二乙醇胺时,该前驱体溶液在200~450℃、氮气条件下即可分解为金属态,无需H2等还原剂还原步骤,就能达到较佳的还原活性且不引入杂质。当然,也可在氮气煅烧后、再通过氢气还原以达到更佳的还原活性。
实施例2
本实施例的催化剂为Pt/Ce-TiO2/g-C3N4,即Pt负载Ce-TiO2/g-C3N4,载体Ce-TiO2/g-C3N4为Ce掺杂TiO2并复合于g-C3N4。其中Pt的负载量为0.6wt%,余量为载体Ce-TiO2/g-C3N4;Ce-TiO2/g-C3N4中:Ce/TiO2的质量比为1.5wt%,TiO2/g-C3N4质量比为0.3。
本实施例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将硝酸铈、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配制一定量氯铂酸(购自国药集团化学试剂有限公司)源液,加入适量硝酸钠,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此六羟基合铂酸二乙醇胺源液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h;
(5)将步骤(4)中最终干燥制得的样品在氮气条件下400℃煅烧2小时,然后H2条件下300℃还原1h,获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
实施例3
本实施例的催化剂为Pt/Ce-TiO2/g-C3N4,即Pt负载Ce-TiO2/g-C3N4,载体Ce-TiO2/g-C3N4为Ce掺杂TiO2并复合于g-C3N4。其中Pt的负载量为0.6wt%,余量为载体Ce-TiO2/g-C3N4;Ce-TiO2/g-C3N4中:Ce/TiO2的质量比为1.5wt%,TiO2/g-C3N4质量比为0.3。
本实施例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将硝酸铈、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配制一定量氯铂酸(购自国药集团化学试剂有限公司)源液,加入适量硝酸钠,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此六羟基合铂酸二乙醇胺源液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h;
(5)将步骤(4)中最终干燥制得的样品在氮气条件下400℃煅烧2小时,然后H2条件下450℃还原1h,获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
实施例4
本实施例的催化剂为Pt/Ce-TiO2/g-C3N4,即Pt负载Ce-TiO2/g-C3N4,载体Ce-TiO2/g-C3N4为Ce掺杂TiO2并复合于g-C3N4。其中Pt的负载量为0.6wt%,余量为载体Ce-TiO2/g-C3N4;Ce-TiO2/g-C3N4中:Ce/TiO2的质量比为1.5wt%,TiO2/g-C3N4质量比为0.3。
本实施例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将硝酸铈、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配制一定量氯铂酸(购自国药集团化学试剂有限公司)源液,加入适量硝酸钠,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此六羟基合铂酸二乙醇胺源液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h;
(5)将步骤(4)中最终干燥制得的样品在氮气条件下400℃煅烧2小时,然后H2条件下200℃还原1h,获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
实施例5
本实施例的催化剂为Pt/Ce-TiO2/g-C3N4,即Pt负载Ce-TiO2/g-C3N4,载体Ce-TiO2/g-C3N4为Ce掺杂TiO2并复合于g-C3N4。其中Pt的负载量为0.6wt%,余量为载体Ce-TiO2/g-C3N4;Ce-TiO2/g-C3N4中:Ce/TiO2的质量比为0.3wt%,TiO2/g-C3N4质量比为0.3。
本实施例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将硝酸铈、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配置六羟基合铂酸二乙醇胺源液,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此六羟基合铂酸二乙醇胺源液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h;
(5)将步骤(4)中最终干燥制得的样品在氮气条件下400℃煅烧2小时获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
实施例6
本实施例的催化剂为Pt/Ce-TiO2/g-C3N4,即Pt负载Ce-TiO2/g-C3N4,载体Ce-TiO2/g-C3N4为Ce掺杂TiO2并复合于g-C3N4。其中Pt的负载量为0.6wt%,余量为载体Ce-TiO2/g-C3N4;Ce-TiO2/g-C3N4中Ce/TiO2的质量比为3.0wt%,TiO2/g-C3N4质量比为0.3。
本实施例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将硝酸铈、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配置六羟基合铂酸二乙醇胺源液,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此六羟基合铂酸二乙醇胺源液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h;
(5)将步骤(4)中最终干燥制得的样品在氮气条件下400℃煅烧2小时获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
实施例7
本实施例的催化剂为Pt/Ce-TiO2/g-C3N4,即Pt负载Ce-TiO2/g-C3N4,载体Ce-TiO2/g-C3N4为Ce掺杂TiO2并复合于g-C3N4。其中Pt的负载量为0.1wt%,余量为载体Ce-TiO2/g-C3N4;Ce-TiO2/g-C3N4中:Ce/TiO2的质量比为3.0wt%,TiO2/g-C3N4质量比为0.1。
本实施例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将硝酸铈、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配置六羟基合铂酸二乙醇胺源液,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此六羟基合铂酸二乙醇胺源液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h;
(5)将步骤(4)中最终干燥制得的样品在氮气条件下400℃煅烧2小时获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
实施例8
本实施例的催化剂为Pt/Ce-TiO2/g-C3N4,即Pt负载Ce-TiO2/g-C3N4,载体Ce-TiO2/g-C3N4为Ce掺杂TiO2并复合于g-C3N4。其中Pt的负载量为1wt%,余量为载体Ce-TiO2/g-C3N4;Ce-TiO2/g-C3N4中:Ce/TiO2的质量比为0.3wt%,TiO2/g-C3N4质量比为2。
本实施例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将硝酸铈、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配置六羟基合铂酸二乙醇胺源液,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此六羟基合铂酸二乙醇胺源液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h;
(5)将步骤(4)中最终干燥制得的样品在氮气条件下400℃煅烧2小时获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
对比例1
本对比例的催化剂为Pt/TiO2/g-C3N4,即Pt负载TiO2/g-C3N4,Pt为活性成分,载体为TiO2/g-C3N4,其中Pt的负载量为0.6wt%,余量为载体TiO2/g-C3N4;TiO2/g-C3N4质量比为0.3。
本对比例的催化剂的制备方法如下:
(1)将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中,室温下搅拌至溶解,然后将g-C3N4超声分散于前述溶液中,混合均匀后得到溶液B;
(2)将乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌均匀得到溶液C;
(3)将溶液C逐滴加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置24小时得到凝胶,将所得凝胶在120℃下干燥4小时,最后在氮气条件下400℃煅烧2小时,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)配制一定量氯铂酸源液,加入适量硝酸钠,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于氯铂酸溶液中搅拌均匀,然后120℃下干燥4h,在氮气条件下400℃煅烧2小时,然后300℃下H2条件下还原1h,获得所述催化剂Pt/Ce-TiO2/g-C3N4。
对比例2
本对比例所述催化剂以纳米TiO2为载体,以Pt为活性组分,Pt的负载量为0.6wt%,获得Pt/TiO2催化剂。
该催化剂的制备方法为:配制氯铂酸源液,然后将纳米TiO2分散于氯铂酸源液中搅拌一段时间,120℃下干燥4h,在空气下400℃煅烧2h,300℃下H2条件下还原1h,获得所述催化剂。
下表为上述各实施例和对比例制得的催化剂的活性数据;
上述活性测试条件为:反应气体的组成为10ppm CO,5ppm HCHO,20%O2,N2为平衡气,相对湿度40%,室温,反应气体的总流量3L/min,催化剂用量0.1g,LED可见光源(30W)。
本实施例1~6提供的催化剂用于室温高空气流速条件下同时高效催化氧化甲醛和CO,同时通过可见光辅助催化来产生大量活性氧,从而进一步提高催化剂催化氧化甲醛和CO能力,防止催化剂因CO毒化和甲醛分解关键中间产物甲酸盐的积累导致催化剂稳定性能差的问题,避免了对环境的污染,具有明显的环境效益,且可以一定程度降低贵金属的使用量,减少成本。
Claims (4)
1.一种催化剂在催化去除甲醛和一氧化碳中的应用,其特征在于:
所述催化剂的通式为A/ Ce-TiO2/g-C3N4;
其中A为Pt,
其中A的负载量为0.1~1 wt %,余量为Ce-TiO2/g-C3N4;
Ce/TiO2的质量比为0.3-3wt%;
TiO2/g-C3N4的质量比为0.1~2;
上述催化剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将钛源溶解在无水乙醇中,然后加入g-C3N4,混合均匀后得到溶液B;
(2)将铈源、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌得到溶液C;
(3)将溶液C加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置呈凝胶状,然后进行干燥,最后在氮气条件下300~500℃煅烧,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)称取A的前驱体溶液,所述A的前驱体溶液为六羟基合铂酸二乙醇胺溶液,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此前驱体溶液中搅拌均匀,然后干燥;
(5)将步骤(4)中干燥后的样品在氮气条件下200~450℃煅烧获得所述催化剂A/Ce-TiO2/g-C3N4。
2.一种催化剂在催化去除甲醛和一氧化碳中的应用,其特征在于:
所述催化剂的通式为A/ Ce-TiO2/g-C3N4;
其中A为Pt,
其中A的负载量为0.1~1 wt %,余量为Ce-TiO2/g-C3N4;
Ce/TiO2的质量比为0.3-3wt%;
TiO2/g-C3N4的质量比为0.1~2;
上述催化剂的制备方法包括如下步骤:
(1)将钛源溶解在无水乙醇中,然后加入g-C3N4,混合均匀后得到溶液B;
(2)将铈源、乙酸和去离子水溶解在乙醇中,搅拌得到溶液C;
(3)将溶液C加入处于搅拌状态下的溶液B中,不断搅拌直至形成溶胶,将所得溶胶在室温下静置呈凝胶状,然后进行干燥,最后在氮气条件下300~500℃煅烧,得到Ce-TiO2/g-C3N4样品;
(4)称取A的前驱体溶液,所述A的前驱体溶液为氯铂酸、硝酸铂、四氨合硝酸铂中的至少一种,将Ce-TiO2/g-C3N4样品分散于此前驱体溶液中搅拌均匀,然后干燥;
(5)将步骤(4)中干燥后的样品在氮气条件下200~450℃煅烧后,再在H2氛围下200~450℃还原,获得所述催化剂A/Ce-TiO2/g-C3N4。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂在催化去除甲醛和一氧化碳中的应用,其特征在于:所述步骤(2)中的所述铈源为硝酸铈。
4.根据权利要求1或2所述的催化剂在催化去除甲醛和一氧化碳中的应用,其特征在于:所述步骤(1)中的钛源为钛酸四丁酯。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110106991.1A CN112844436B (zh) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110106991.1A CN112844436B (zh) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112844436A CN112844436A (zh) | 2021-05-28 |
CN112844436B true CN112844436B (zh) | 2022-05-17 |
Family
ID=76009323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110106991.1A Active CN112844436B (zh) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112844436B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114471146B (zh) * | 2022-02-10 | 2023-03-17 | 杭州妙蓝环保科技有限公司 | 一种绿色净味的甲醛清除剂及其制备方法 |
CN114832848B (zh) * | 2022-04-27 | 2024-03-26 | 中山市洁鼎过滤制品有限公司 | 一种催化剂及其制备方法和应用 |
CN115090323B (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-16 | 宁波方太厨具有限公司 | 用于净化空气的催化剂、制备方法及净化组件 |
CN117419411B (zh) * | 2023-12-18 | 2024-02-13 | 山东结力环境科技有限公司 | 病毒防护用除醛器及其工作方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004074069A (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ホルムアルデヒドの酸化除去方法 |
JP2012200698A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Daicel Corp | 光触媒、及びそれを用いた有機化合物の酸化方法 |
CN104307552A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-01-28 | 江苏理工学院 | TiO2/g-C3N4复合可见光催化剂的制备方法 |
CN108906043A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-30 | 广州大学 | 一种降解甲醛的合金催化剂及其制备方法和应用 |
WO2019021189A1 (en) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Sabic Global Technologies B.V. | METHODS FOR PRODUCING A NANOCOMPOSITE HETEROGLASTING PHOYOCATALYST |
CN110665531A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-10 | 江汉大学 | 一种Pt/g-C3N4/CeO2复合光催化剂及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100581649C (zh) * | 2007-04-29 | 2010-01-20 | 华南农业大学 | 铈掺杂二氧化钛/硅胶复合光催化剂及其制备方法 |
CN103230808B (zh) * | 2013-05-25 | 2015-04-15 | 南昌航空大学 | 一种Pt-C3N4-TiO2三元可见光光催化剂的制备方法 |
US20170354962A1 (en) * | 2014-12-01 | 2017-12-14 | Sabic Global Technologies B.V. | Synthesis of trimetallic nanoparticles by homogeneous deposition precipitation, and application of the supported catalyst for carbon dioxide reforming of methane |
CN104907069B (zh) * | 2015-04-22 | 2017-06-06 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种用于室温甲醛净化的催化剂及其用途 |
CN105606655B (zh) * | 2016-02-25 | 2018-06-29 | 济南大学 | 一种基于二维多孔纳米复合材料负载钯的丙酮气体传感器的制备方法及应用 |
CN106563431B (zh) * | 2016-11-07 | 2019-11-12 | 杭州同净环境科技有限公司 | 一种复合光催化剂及其制备方法、应用 |
CN109985625A (zh) * | 2017-11-02 | 2019-07-09 | 北京懂爱科技发展有限公司 | 一种负载型纳米金光催化剂及其制备方法 |
CN110860286A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-03-06 | 元林(上海)新材料科技有限公司 | 一种高可见光响应水性高分散二氧化钛的制备方法 |
US11299395B2 (en) * | 2020-01-14 | 2022-04-12 | Qatar University | Porous one-dimensional polymeric graphitic carbon nitride-based nanosystems for catalytic conversion of carbon monoxide and carbon dioxide under ambient conditions |
-
2021
- 2021-01-27 CN CN202110106991.1A patent/CN112844436B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004074069A (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ホルムアルデヒドの酸化除去方法 |
JP2012200698A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Daicel Corp | 光触媒、及びそれを用いた有機化合物の酸化方法 |
CN104307552A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-01-28 | 江苏理工学院 | TiO2/g-C3N4复合可见光催化剂的制备方法 |
WO2019021189A1 (en) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Sabic Global Technologies B.V. | METHODS FOR PRODUCING A NANOCOMPOSITE HETEROGLASTING PHOYOCATALYST |
CN108906043A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-30 | 广州大学 | 一种降解甲醛的合金催化剂及其制备方法和应用 |
CN110665531A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-10 | 江汉大学 | 一种Pt/g-C3N4/CeO2复合光催化剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Promotion of CeO2–TiO2 photoactivity by g-C3N4: Ultraviolet and visible light elimination of toluene;Mario J. Munoz-Batista et al.;《Applied Catalysis B: Environmental》;20140928;第164卷;第1节第2段、第2.1节 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112844436A (zh) | 2021-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112844436B (zh) | 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 | |
JP6792055B2 (ja) | ホルムアルデヒド浄化に用いられている遷移金属と窒素を共ドープした炭素複合材料及びその調製方法 | |
CN108514878B (zh) | 一种单原子贵金属催化剂及其制备方法和在低温催化氧化甲醛中的应用 | |
CN104646029B (zh) | 一种用于甲醛净化的金属合金催化剂及其制备方法 | |
CN103071489A (zh) | 室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料及制备方法 | |
CN105457654B (zh) | 室温催化氧化脱除甲醛的催化剂及其制备方法 | |
CN101402047B (zh) | 一种臭氧分解催化剂及其制备方法 | |
CN103357409B (zh) | 一种室温复合贵金属合金甲醛催化氧化剂及其制备方法 | |
CN109201048A (zh) | 一种单原子催化剂及其制备方法 | |
CN108212153A (zh) | 一种自支撑贵金属改性的锰基复合氧化物催化剂及其制备方法和应用 | |
CN106492792A (zh) | 一种室温消除甲醛的负载型催化剂及其制备方法 | |
CN108187690A (zh) | 一种用于室温除甲醛的钴锰复合氧化物负载型催化剂及其制备方法 | |
CN100339152C (zh) | 三氯乙烯废气催化净化方法 | |
CN112871202B (zh) | 催化分解甲醛催化剂的制备方法 | |
CN114682253B (zh) | 一种机动车尾气净化用单原子催化剂的制备方法 | |
CN113042093A (zh) | 一种一氧化碳低温氧化用含铂催化剂及其制备方法 | |
JP5503155B2 (ja) | 一酸化炭素除去フィルター | |
CN112774672A (zh) | 一种负载型单原子银催化剂及其制备方法和应用 | |
CN114272941B (zh) | 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 | |
CN111001433A (zh) | 负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石及其制备方法及应用 | |
CN107252694B (zh) | 一种水汽和二氧化碳气氛下氧化co的催化剂及其制备方法 | |
CN115722220A (zh) | 一种催化氧化催化剂及其制备方法和应用 | |
CN115178284A (zh) | 一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用 | |
CN102836735A (zh) | 兼具微孔-介孔锰分子筛负载型高效除甲醛催化剂 | |
CN114100604A (zh) | LaMnO3催化剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |