一种催化甲醛的硅藻土基复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种硅藻土复合材料的制备方法，其为将硅藻土在高温下炭化处理后，通过硼氢化钠还原氯铂酸的方法在其表面负载纳米铂，得Pt/硅藻土复合材料。本发明专利技术所述的方法简单、易于操作，且利用该方法得到的Pt/硅藻土复合材料具有很好的稳定性，在室温下具有良好的催化降解甲醛性能，还可吸附去除室内的其他有机有害气体，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化
，更具体涉及一种可在室温下催化氧化甲醛的硅藻土基复合材料及其制备方法。
技术介绍
甲醛是一种较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。我国《室内空气质量标准》规定空气中甲醛的限值为0.1mg/m3，通常新装修的家居中含有甲醛气体含量超过限值，严重影响了人们的健康。目前，甲醛去除方法有主要有通风控制、污染源控制、净化处理这几类方法。其中通风控制和污染源控制有一定的限制性，不能有效地去除甲醛。净化处理甲醛主要是利用吸附、催化、等离子体去除甲醛。目前市场上的产品以吸附剂居多，产品需要经常更换，而且会随着温度和湿度的变化形成新的释放，另外催化和等离子体因其需要紫外光和能源，具有一定的局限性。因此开发一种室温下能够有效催化降解甲醛的催化剂是目前国内外研究的热点。本专利技术采用具有质轻、多孔、表面积大、无毒性、价格低廉等优点的硅藻土，能够吸附有害气体，具有很好的化学稳定性，并且能很好的捕获光生空穴，起到抑制光催化作用的电子-空穴的复合，是良好的载体。
技术实现思路
针对现有技术在催化降解甲醛的过程中需要紫外光或能源，局限性较大的缺陷，本专利技术提供一种在室温下即可催化氧化甲醛的硅藻土复合材料的制备方法，其步骤为：将硅藻土在高温下炭化处理后，通过硼氢化钠还原氯铂酸的方法在其表面负载纳米铂，得Pt/硅藻土复合材料。优选的，本专利技术所述的方法包括如下步骤：1)将硅藻土在300～900℃下锻烧1～3h，得炭化硅藻土；2)配制所述炭化硅藻土的水溶液，并在其中添加硼氢化钠和氯铂酸，得混合液；3)对所述混合液进行超声处理，反应即得Pt/硅藻土复合材料。优选的，还在所述炭化硅藻土的水溶液中添加碱，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种。所加入碱能够使炭化硅藻土带有更多表面羟基，从而提高其甲醛氧化性能。优选的，所述碱和所述硼氢化钠同时添加到所述炭化硅藻土的水溶液中。优选的，所述混合液中炭化硅藻土与氯铂酸的质量比为(0.1～0.3)：(3.2×10-3～7.2×10-3)，使炭化硅藻土表面负载不同百分含量的Pt纳米颗粒。优选的，所述混合液中氯铂酸与硼氢化钠的质量比为(3.2×10-3～7.2×10-3)：(1.3×10-3～2.9×10-3)。优选的，所述硼氢化钠与所述碱的物质的量之比为1:(1～3)。进一步的优选，本专利技术所述的方法包括如下步骤：1)将原矿硅藻土在300～900℃下锻烧1～3h，得炭化硅藻土；2)配制所述炭化硅藻土的水溶液，并在其中添加硼氢化钠的碱的混合物以及氯铂酸，得混合液；3)对所述混合液在功率为100～150W的条件下进行超声处理10～15min，反应即得Pt/硅藻土复合材料；所述混合液中炭化硅藻土与氯铂酸的质量比为(0.1～0.3)：(3.2×10-3～7.2×10-3)；氯铂酸与硼氢化钠的质量比为(3.2×10-3～7.2×10-3)：(1.3×10-3～2.9×10-3)；硼氢化钠与碱的物质的量之比为1:(1～3)。本专利技术的另一目的是保护利用本专利技术所述方法制备得到的硅藻土复合材料，优选的，硅藻土表面铂的负载量为0.5％～1.5％。本专利技术的最后一个目的是保护本专利技术所述的硅藻土复合材料在吸附去除室内有害气体气体方面的应用，优选在催化分解甲醛方面的应用。本专利技术所述的方法简单、易于操作，且利用该方法得到的Pt/硅藻土复合材料具有很好的稳定性，在室温下具有良好的催化降解甲醛性能，还可吸附去除室内的其他有机有害气体，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例2制备的Pt/硅藻土催化剂的SEM图；图2为本专利技术实施例2制备的(a)Pt/硅藻土催化剂(Pt/T600GZT)和(b)原矿硅藻土的XRD图；图3为本专利技术实施例2制备的Pt/硅藻土催化剂(Pt/T600GZT)和炭化硅藻土(T600GZT)降解甲醛和二氧化碳浓度变化图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。实施例1本实施例涉及一种硅藻土复合材料的制备方法及其制备的复合材料，包括如下步骤：1)取原矿硅藻土转移到刚玉坩埚中，300℃下煅烧3h，冷却至室温，即得炭化硅藻土。2)按NaBH4和NaOH摩尔比为1:2，即NaBH4的质量为0.038g，NaOH质量为0.08g，加入8mL水溶液中，搅拌至完全溶解，配成混合溶液。3)取步骤1所得精制硅藻土0.1g于8mL水溶液中，加入步骤2所得混合溶液5mL和8g/L氯铂酸0.4mL；在功率100W的条件下超声分散15min，抽滤，最后干燥，即得Pt/硅藻土。实施例2本实施例涉及一种硅藻土复合材料的制备方法及其制备的复合材料，包括如下步骤：1)取原矿硅藻土转移到刚玉坩埚中，600℃下煅烧2h，冷却至室温，即得炭化硅藻土。2)按NaBH4和NaOH摩尔比为1:1，即NaBH4的质量为0.038g，NaOH质量为0.04g，加入10mL水溶液中，搅拌至完全溶解，配成混合溶液。3)取步骤1所得精制硅藻土0.2g于10mL水溶液中，加入步骤2所得混合溶液4mL和10g/L氯铂酸0.5312mL；在功率100W的条件下超声分散15min，抽滤，最后干燥，即得Pt/硅藻土。所得Pt/硅藻土催化剂材料的SEM(扫描电镜)见图1，XRD(X射线衍射)见图2，由图2可知在2θ＝22°、28.4°、31.5°、36.1°为二氧化硅的峰位置，原矿硅藻土出现了有机物的峰，由此看出600°煅烧之后有机物炭化形成了炭化硅藻土。实施例3本实施例涉及一种硅藻土复合材料的制备方法及其制备的复合材料，包括如下步骤：1)取原矿硅藻土转移到刚玉坩埚中，900℃下煅烧1h，冷却至室温，即得炭化硅藻土。2)按NaBH4和NaOH摩尔比为1:3，即NaBH4的质量为0.038g，NaOH质量为0.12g，加入12mL水溶液中，搅拌至完全溶解，配成混合溶液。3)取步骤1所得精制硅藻土0.3g于12mL水溶液中，加入步骤2所得混合溶液6mL和12g/L氯铂酸0.6mL；在功率100W的条件下超声分散15min，抽滤，最后干燥，即得Pt/硅藻土。对比例1与实施例2相比，其区别在于，不添加氢氧化钠。本实施例涉及一种硅藻土复合材料的制备方法及其制备的复合材料，包括如下步骤：1)取原矿硅藻土转移到刚玉坩埚中，600℃下煅烧2h，冷却至室温，即得炭化硅藻土。2)取按NaBH4的质量为0.038g，加入10mL水溶液中，搅拌至完全溶解，配成溶液。3)取步骤1所得精制硅藻土0.2g于10mL水溶液中，加入步骤2所得溶液4mL和10g/L氯铂酸0.5312mL；在功率100W的条件下超声分散15min，抽滤，最后干燥，即得Pt/硅藻土。试验例1以气态甲醛为目标降解物来评价实施例2制备的Pt/硅藻土催化材料。具体实施步骤如下：准确称取0.4g催化剂(实施例2制备)放入甲醛反应器的表面皿中，盖上盖子，采用红外声气体检测仪(型号：INNOVAairTechInstrumentsModel1412)来检测气态甲醛和二氧化碳浓度。首先，一定量38本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化甲醛的硅藻土复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，将硅藻土在高温下炭化处理后，通过硼氢化钠还原氯铂酸的方法在其表面负载纳米铂，得Pt/硅藻土复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种催化甲醛的硅藻土复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，将硅藻土在高温下炭化处理后，通过硼氢化钠还原氯铂酸的方法在其表面负载纳米铂，得Pt/硅藻土复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将硅藻土在300～900℃下锻烧1～3h，得炭化硅藻土；2)配制所述炭化硅藻土的水溶液，并在其中添加硼氢化钠和氯铂酸，得混合液；3)对所述混合液进行超声处理，反应即得Pt/硅藻土复合材料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还在所述炭化硅藻土的水溶液中添加碱，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碱和所述硼氢化钠同时添加到所述炭化硅藻土的水溶液中。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述混合液中炭化硅藻土与氯铂酸的质量比为(0.1～0.3)：(3.2×10-3～7.2×10-3)。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述混合液中氯铂酸与硼氢化钠的质量比为(3.2×10-3～7.2×10-3)：(1.3×10-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉堂，张向超，张世英，罗卓，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43