铂纳米粒子复合物的制备及室温催化甲醛氧化性能研究

摘要

随着人类科技与生活水平的提高，对空气环境质量的要求不断提升，研究人员对甲醛危害的系统了解更加深入，除去或者降低室内甲醛浓度成为亟待解决的问题。铂纳米粒子复合物对甲醛的催化氧化具有催化效率高、稳定性好、不产生二次污染等优点，得到了研究人员的广泛关注。本文将贵金属铂纳米粒子负载到金属钛丝网和堇青石蜂窝陶瓷载体表面，制备出能够在室温下催化氧化甲醛分解的无机纳米粒子复合物。 通过一步还原法制备得到粒径分布在2-10nm铂纳米粒子，实验探究还原剂种类和浓度、保护剂浓度等参数的影响。结果表明，采用乙醇作为还原剂可以制备得到的小粒径的铂纳米粒子。减小乙醇在溶液中所占的比例，纳米粒子的粒径尺寸不断增大，还原速度是制备小粒径纳米粒子的重要影响因素。增大保护剂的浓度会减小纳米粒子的尺寸，而尺寸的分布范围依然较窄。 为了解决催化剂模块的不易成型的问题，采用金属钛丝网作为催化剂载体，通过煅烧制备二氧化钛薄膜，负载贵金属铂纳米粒子，制备 Pt/TiO2复合物。为了进一步提高复合物对气体甲醛的吸附效果，通过铂纳米粒子与纳米二氧化钛的复和，在堇青石表面制备Pt/TiO2/CHC。SEM、EDX表征说明纳米粒子负载在钛丝网载体表面；XRD表征结果说明Pt纳米粒子分散均匀。甲醛分解测试结果表明，采用Pt纳米粒子胶体负载的方式制备Pt/TiO2复合物，催化甲醛分解效率最高稳定在15.6%，Pt/TiO2/CHC复合物的催化甲醛分解效率可以达到22%。负载小粒径 Pt 纳米粒子粒径的催化效率更高，随着 Na+负载量的提升，甲醛分解效率增大，当Na+的负载量达到3%时，催化剂的催化效率最高，而进一步增加Na+的负载量，无法再进一步提高催化效率。此外，随着基体煅烧温度的增加，TiO2膜层由锐钛矿相向金红石相转变，导致甲醛分解的催化性能下降；复合物的煅烧温度也会因改变表面Pt的价态而对甲醛分解性能产生影响。

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