催化氧化法净化处理甲醛的研究进展

摘要

甲醛是一种有毒的VOC,可致癌致畸,且具有较强的光化学活性,严重危害人体健康和空气质量.催化氧化法是一种能有效去除甲醛的技术.关键是制备出在低温甚至常温下能完全转甲醛的、高效稳定的催化剂.虽然Pt和Pd负载的催化剂在常温下能将甲醛完全转化,但其因成本过高,工业化生产受限.由于特殊的形貌、较大的比表面积和其他如活性相、还原性、表面活性氧等活性影响因素的加强,Mn、Co等形貌多样的过渡金属氧化物催化剂的甲醛催化活性要比传统的Mn、Co等金属氧化物好.这种形貌多样的催化剂前途一片光明.它也可以成为一种良好的催化剂载体.当在这种载体上负载相对便宜Ag或Au后,催化剂在常温下去除甲醛更有希望.将来在甲醛去除方面,形貌和结构多样的新型纳米材料及其Ag或Au负载型催化剂的发展和制备会成为一个研究趋势.本文根据贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂,概述了目前甲醛氧化催化剂的研究现状;介绍了影响甲醛催化活性的因素;同时展望了该领域未来可能的发展方向和研究热点.目前，如何获得高效，低成本的，低温甚至常温去除甲醛的催化剂仍然是一项重要的挑战，因为催化材料的制备过程是复杂的，涉及多种因素如沉淀剂的选择，沉淀速率，水热时间，水热温度，PH值，模板，焙烧温度，助剂，活性组分和载体的选择等。与贵金属催化剂比较，过渡金属氧化物催化剂具有良好的高温催化活性，它在常温下很难完全转化甲醛。一些具有大比表面积的棒状、球状、孔状金属氧化物催化剂被各种方法制备出来如3D-CrZO3,3D-Co3O4, MnO2纳米球和纳米棒，目的是为了获得更好的低温甲醛氧化活性。尽管如此，特殊形貌的金属氧化物催化剂在更低的温度甚至常温下完全转化甲醛仍然是个难以越过的鸿沟。为了越过鸿沟，不同形貌的金属氧化物能成为一种有前景的载体。当贵金属Pt或Pd被负载在这种载体表面时，一个有潜力的甲醛氧化催化剂可能已经获得。然而，这需要在贵金属成本和催化剂性能上做个选择。Ag和Au是相对便宜的贵金属，在过渡金属氧化物催化剂能在常温下完全转化甲醛之前，具有特殊形貌的Ag或Au负载型催化剂可能成为将来的一种发展趋势。将来，多种形貌的新型纳米金属氧化物及其Ag或Au负载型催化剂的制备和发展将成为一个研究趋势。这种催化剂既能被用于甲醛的催化氧化，也能被用于苯系物或其他挥发性有机化合物(VOCS)的催化氧化(例如:三维有序介孔MnO2等)。它能为机动车尾气和工业生产中VOCS产生量的削减提供技术支撑。去除VOCS有益于PM2.5浓度的降低和空气质量的恢复。