物理活化制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的方法技术

本发明专利技术涉及环保技术领域，具体涉及一种物理活化制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的方法，包括如下步骤：以钛基金属有机框架化合物为前驱体，先通过高温碳化制备含钛碳基复合材料，经过氯铂酸溶液浸渍后，再进行高温焙烧、活化，得到铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂。本发明专利技术制备方法简单、实用，还可以通过改变钛基金属有机框架化合物的种类、活化温度对催化剂的性能进行调节，所获得的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂具有多孔性好、孔的形状可调控、室温氧化分解甲醛性能好、制备过程污染小等优点，可广泛应用在空调设备、通风管道、空气净化器等设备上。

Preparation of platinum modified porous carbon based TiO2 catalyst for formaldehyde removal at room temperature by physical activation

The invention relates to the field of environmental protection technology, in particular to a method for preparing a platinum modified porous carbon-based titanium dioxide catalyst for removing formaldehyde at room temperature by physical activation. The method comprises the following steps: using a titanium-based metal-organic framework compound as a precursor, a titanium-based carbon-based composite material is prepared by carbonization at high temperature and leached in chloroplatinic acid solution. After modification, the platinum modified porous carbon based TiO2 catalyst was prepared by high temperature calcination and activation. The preparation method of the invention is simple and practical, and the performance of the catalyst can be adjusted by changing the type of the titanium-based metal-organic framework compound and activation temperature. The obtained platinum-modified porous carbon-based titanium dioxide catalyst has good porosity, adjustable pore shape, good formaldehyde decomposition performance at room temperature, and has been prepared. It can be widely used in air conditioning equipment, ventilation ducts, air purifiers and other equipment.

【技术实现步骤摘要】
物理活化制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的方法
本专利技术涉及环保
，具体涉及一种物理活化制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的方法。
技术介绍
甲醛是一种常见的室内空气污染物，其对人们健康具有很大的危害。根据中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m3，但是日常生活中新装住宅平均浓度大于0.2mg/m3。近几年，利用空气净化器处理室内甲醛污染已经成为比较普遍的家用空气净化手段，在其净化空气过程中，主要采用的是物理吸附、化学吸附和光催化法等方法。物理吸附如活性炭类、硅藻土类材料，吸附量有限，需要经常更换，而且随着温度和湿度的变化，还会形成新的释放；化学吸附能够处理的甲醛量较大，但是多数为含有一定毒性的化合物，会引起新种类的污染。使用光催化剂材料可以实现在光的作用下，利用其分解经过催化剂表面的甲醛分子。目前的光催化剂材料主要是二氧化钛，其优点是二氧化钛廉价无毒，用作催化剂时催化活性高，选择性好，反应条件温和，而且二次污染小，制备工艺简单。但二氧化钛用作催化剂时降解甲醛的光催化效率较低，因为其本身对有机物的吸附能力较差。此外，二氧化钛催化剂一般比表面积大、表面能高，极易发生团聚，在降解甲醛时分散不均匀、失活快，使其应用受到了限制。而且二氧化钛基催化剂要求有较大的紫外光通量，这样限制了二氧化钛基催化剂材料的厚度，限制了其机械体积催化效率。从实际应用和商业化考虑，二氧化钛催化剂的活性需要进一步提高和改进，因此制备结晶度高、颗粒尺寸小、比表面积大的二氧化钛催化剂是必要的。同时，为了克服二氧化钛颗粒易团聚、稳定性差、对有机物吸附能力差的缺点，制备负载型二氧化钛催化剂也是必要的。此外，负载金属铂也是一种较好的办法。负载金属铂的催化剂，因其中的铂结合协同载体能够有效活化空气中的氧分子，进而彻底将甲醛氧化为二氧化碳和水。例如，将铂负载到活性炭粉末或者二氧化钛颗粒上，均可以很好地将甲醛氧化为二氧化碳和水。基于以上原因，人们对二氧化钛的制备方法以及二氧化钛同其它材料的联用技术进行了大量研究。例如分子筛、膜、多孔碳等多孔材料都被作载体来负载二氧化钛。但是，目前采用物理活化制备铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的研究报道还极为缺乏。本专利技术采用具有不同孔道结构和化学特性的金属有机框架化合物前驱体，通过物理活化法来制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂，所获得的催化剂具有多孔性好、孔的形状可调控、室温氧化分解甲醛性能好等优点，而且制备过程采用物理活化而非对环境污染大的化学活化，绿色环保，是一条可行的途径。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种多孔性好、孔的形状可调控、室温氧化分解甲醛性能好、制备过程污染小的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种物理活化制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：a，称取一定量的钛基金属有机框架化合物放入管式炉，在氩气气流下，升温至400℃高温碳化5h，制得含钛碳基复合材料；b，将得到的含钛碳基复合材料加入氯铂酸溶液，于20℃浸渍24h；c，将沉淀取出，真空烘干后，放入管式炉中，在氩气气流下，升温至600℃，恒温焙烧3h；d，升温至一定温度，通入水蒸汽活化2h，得到铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂。作为优选，步骤a所述的钛基金属有机框架化合物为ZTOF-1、MIL-125、NH2-MIL-125之一种或几种。作为优选，步骤d所述的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂，制备时活化温度为750～950℃。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：制备方法简单、实用，还可以通过改变钛基金属有机框架化合物前驱体的种类、活化温度对催化剂的性能进行调节，所获得的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂具有多孔性好、孔的形状可调控、室温氧化分解甲醛性能好、制备过程污染小等优点，本专利技术可用于环保
，特别是用于物理活化制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂中。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：称取0.4g的ZTOF-1放入管式炉，在氩气气流下以10℃/min的速率升温至400℃，并保温5h，制得0.19g含钛碳基复合材料。按照铂与含钛碳基复合材料质量比为2％的比例将得到的含钛碳基复合材料加入到浓度为4g/L的氯铂酸溶液中，于20℃浸渍24h后，将沉淀取出，在80℃下真空烘24h，放入管式炉，在氩气气流下以10℃/min的速率升温至600℃，并保温3h，然后升温至950℃，通入水蒸汽活化2h，得到0.17g铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂，其比表面积为2886m2/g，记为1#催化剂。1#催化剂的室温降解甲醛性能测试过程如下：将含有所制备的1#催化剂0.1g的密封培养皿，置于容积为5L的密闭反应器中，然后注入一定量的浓甲醛溶液，当甲醛挥发至浓度平衡后，打开培养皿的盖子，进行室温甲醛催化降解反应，同时通过仪器在线检测甲醛浓度的变化，经过1h催化降解后，甲醛降解率达到90.5％。实施例2：其他同1#催化剂，铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂制备时活化温度为850℃，得到0.18g铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂，其比表面积为2950m2/g，记为2#催化剂，其它与实施例1是类似的。1#催化剂的室温降解甲醛性能测试过程与实施例1也是类似的。经过1h催化降解后，甲醛降解率达到93.7％。实施例3：其他同1#催化剂，铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂制备时活化温度为750℃，得到0.19g铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂，其比表面积为2593m2/g，记为3#催化剂，其它与实施例1是类似的。1#催化剂的室温降解甲醛性能测试过程与实施例1也是类似的。经过1h催化降解后，甲醛降解率达到88.4％。实施例4：其他同1#催化剂，钛基金属有机框架化合物为MIL-125，得到0.23g铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂，其比表面积为2482m2/g，记为4#催化剂，其它与实施例2是类似的。1#催化剂的室温降解甲醛性能测试过程与实施例1也是类似的。经过1h催化降解后，甲醛降解率达到86.2％。实施例5：其他同1#催化剂，钛基金属有机框架化合物为NH2-MIL-125，得到0.25g铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂，其比表面积为2321m2/g，记为5#催化剂，其它与实施例2是类似的。1#催化剂的室温降解甲醛性能测试过程与实施例1也是类似的。经过1h催化降解后，甲醛降解率达到85.6％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理活化制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：a，称取一定量的钛基金属有机框架化合物放入管式炉，在氩气气流下，升温至400℃高温碳化5h，制得含钛碳基复合材料；b，将得到的含钛碳基复合材料加入氯铂酸溶液，于20℃浸渍24h；c，将沉淀取出，真空烘干后，放入管式炉中，在氩气气流下，升温至600℃，恒温焙烧3h；d，升温至一定温度，通入水蒸汽活化2h，得到铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种物理活化制备室温消除甲醛的铂修饰多孔碳基二氧化钛催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：a，称取一定量的钛基金属有机框架化合物放入管式炉，在氩气气流下，升温至400℃高温碳化5h，制得含钛碳基复合材料；b，将得到的含钛碳基复合材料加入氯铂酸溶液，于20℃浸渍24h；c，将沉淀取出，真空烘干后，放入管式炉中，在氩气气流下，升温至600℃，恒温...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈高健，徐清，范冬梅，张靖桢，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33