【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明公開了一種利用金屬摻雜二氧化鈦催化劑熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的方法，該方法設(shè)備條件要求低、操作簡(jiǎn)單和易于實(shí)際應(yīng)用，對(duì)于降解甲醛等大氣有機(jī)污染物具有較高的效率。本發(fā)明屬于治理環(huán)境污染科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，為治理大氣污染提供了一種新型簡(jiǎn)便的方法。

背景技術(shù)：

目前，大氣污染時(shí)時(shí)刻刻危害著人們的健康，隨著生活水平的提高，裝修房子或者購(gòu)入新家具造成的室內(nèi)污染，已經(jīng)得到人們的普遍關(guān)注，室內(nèi)污染最為主要的污染物是甲醛，甲醛具有致毒性?？茖W(xué)研究表明，人們短期吸入甲醛會(huì)引起眼紅、眼癢、咽喉不適等多種不良反應(yīng)，而長(zhǎng)時(shí)間處于甲醛含量超過30mg/m3的室內(nèi)，會(huì)引發(fā)各種疾病如皮膚病和癌癥。一般情況下甲醛的釋放期較長(zhǎng)，可達(dá)3-10年之久。因此，如何消除室內(nèi)甲醛污染是一項(xiàng)關(guān)乎全人類健康的大問題。

本發(fā)明公開了一種利用金屬摻雜二氧化鈦催化劑熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的方法。該方法是利用所研制的金屬摻雜二氧化鈦催化劑在無光照低溫條件下熱催化降解甲醛等大氣中的有機(jī)污染，將其有機(jī)污染轉(zhuǎn)化成無污染的二氧化碳和水。該方法成本低、效率高、去除徹底，而且條件要求簡(jiǎn)單，對(duì)于治理大氣污染特別是室內(nèi)污染具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，利用金屬摻雜二氧化鈦催化劑熱催化降解甲醛的研究工作未見報(bào)道，該方法將為治理大氣污染開辟新的方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公布了一種利用金屬摻雜二氧化鈦催化劑熱降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的方法，其發(fā)明內(nèi)容包括以下方面：1.采用溶膠-凝膠法、共沉淀法和水熱法等制備出金屬摻雜二氧化鈦催化劑。2.建立了利用該催化劑在熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)方法和熱催化效率的評(píng)價(jià)方法。3.利用金屬摻雜二氧化鈦催化劑進(jìn)行熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：金屬摻雜二氧化鈦催化劑在加熱(65℃)條件下對(duì)于甲醛等大氣有機(jī)污染物的熱催化降解具有較高的效率；實(shí)驗(yàn)方法工藝簡(jiǎn)單、實(shí)施條件要求低，易于操作；而且熱催化效率的評(píng)價(jià)方法準(zhǔn)確可行。

本發(fā)明的具體方法如下：

1.金屬摻雜二氧化鈦催化劑的制備

采用溶膠-凝膠法、共沉淀法等技術(shù)，制備出金屬摻雜二氧化鈦催化劑。

2.熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物實(shí)驗(yàn)方法和熱催化效率的評(píng)價(jià)方法

熱催化降解甲醛的實(shí)驗(yàn)是在將適量催化劑涂覆在玻璃載玻片的表面(面積為7cm×2cm)，將其放入反應(yīng)器中，然后向熱反應(yīng)器中注入降解物(如，20μl甲醛)，密封后將反應(yīng)器置于恒溫箱中，在室溫下放置30分鐘，使甲醛完全氣化，且在催化劑表面達(dá)到吸附平衡；然后設(shè)定降解溫度(如，65℃)。開始計(jì)時(shí)，每隔2小時(shí)抽取的反應(yīng)氣(0.4ml)，利用氣相色譜儀測(cè)定甲醛的剩余濃度和甲醛熱催化降解后的產(chǎn)物(co2)濃度，確定催化劑熱催化甲醛降解率。在不開氙燈或不加溫條件下分別進(jìn)行催化劑的熱降解和光降解對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

為更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例所表示的范圍。

【附圖說明】

圖1實(shí)施例1和2中樣品的xrd圖譜；

圖2實(shí)施例1和2中樣品的xps元素圖譜；

圖3實(shí)施例1和2中樣品的熱催化降解甲醛生成co2的活性圖；

以下結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，并具體說明本發(fā)明的熱催化結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】

實(shí)施例1

tio2-pd的制備：室溫條件下，1ml濃hcl溶液、一定量pdcl2溶液的與40ml無水乙醇c2h5oh充分混合，在劇烈攪拌下，將12ml鈦酸四丁酯ti(oc4h9)4緩慢滴加到上述溶液中，形成均相溶液。加入一定量的去離子水(3ml)調(diào)節(jié)ph為3.5左右，持續(xù)攪拌直到形成tio2凝膠；室溫下陳化24h，100℃干燥12h，將樣品研磨成粉末后移至坩堝中，450℃高溫煅燒2.5h，得到tio2-pd樣品。

實(shí)施例2

tio2-pt的制備：室溫條件下，1ml濃hcl溶液、一定量h2ptcl6溶液的與40ml無水乙醇c2h5oh充分混合，在劇烈攪拌下，將12ml鈦酸四丁酯ti(oc4h9)4緩慢滴加到上述溶液中，形成均相溶液。加入一定量的去離子水(3ml)調(diào)節(jié)ph為3.5左右，持續(xù)攪拌直到形成tio2凝膠；室溫下陳化24h，100℃干燥12h，將樣品研磨成粉末后移至坩堝中，450℃高溫煅燒2.5h，得到tio2-pt樣品。

以下對(duì)附圖做簡(jiǎn)要說明：

圖1和圖2表明分別成功的制備出tio2-pd和tio2-pt催化劑，pd元素和pt元素以化合物形式存在于tio2表面。

圖3表明純tio2的熱催化降解甲醛生成co2的活性很低，反應(yīng)8h生成co2濃度僅為0.152×10-4mol·l-1。在相同條件下，tio2-pd降解甲醛實(shí)驗(yàn)進(jìn)行8h后，反應(yīng)器中co2濃度為4.542×10-4mol·l-1，tio2-pt降解甲醛實(shí)驗(yàn)進(jìn)行8h后，反應(yīng)器中co2濃度為6.067×1o-4mol·l-1，分別是純tio2加熱條件下co2生成濃度的30和40倍。

從以上實(shí)例中可以看出，與純tio2樣品對(duì)比，在加熱條件下tio2-pd樣品和tio2-pt樣品的催化降解甲醛生成co2的催化活性得到很大的提高。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種利用金屬摻雜二氧化鈦催化劑熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的方法，其發(fā)明內(nèi)容包括：制備催化劑，建立熱催化降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)方法和熱催化降解效率的評(píng)價(jià)方法。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：制備的金屬摻雜二氧化鈦催化劑具有穩(wěn)定性好，在受熱條件下降解甲醛等大氣有機(jī)污染物的效率高；該方法的實(shí)施是在一定溫度下(45～65℃)無光照密閉的玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行，具有工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備條件要求低、易于操作和降解效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且只需摻雜微量金屬，適合于實(shí)際的應(yīng)用。本發(fā)明將為治理空氣污染特別是室內(nèi)空氣污染及其開發(fā)應(yīng)用提供新的途徑。

技術(shù)研發(fā)人員：曹亞安;蘭子鑒;顏賽

受保護(hù)的技術(shù)使用者：南開大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2017.10.24

技術(shù)公布日：2018.01.19