活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭載鉑催化甲醛的氧化，這種能催化甲醛的活性炭催化劑加工方法復雜，需要將鎢浸漬的木質活性炭載入鉑催化劑。如果有想了解的可以先咨詢一下我們的技術。

　　甲醛是什么?

　　甲醛是一種無色，易燃的，強烈氣味的有機化合物和是重要的化工原料為先導，許多廣泛使用的材料和制造型中工業化學化合物。每年用于生產家庭用品的大量甲醛(數百萬噸)，如洗發水，口紅，牙膏，疫苗，消毒劑，紙制品涂料，永久壓榨衣物和液體涂料。甲醛主要用于生產工業樹脂，廣泛用于家具制造和建筑行業的各種材料，包括絕緣材料，膠水和粘合劑，刨花板，膠合板和纖維板。由于其高揮發性，甲醛從家具和建筑材中釋放到空氣，是室內空氣污染的主要來源。甲醛對人類和動物危害很大。長期與甲醛接觸，即使濃度僅為幾ppm，也會出現問題。因此，甲醛是室內空氣的主要污染物。

　　甲醛的處理方法

　　目前已經開發出各種技術來去除室內空氣中的甲醛，包括通過活性炭材料進行物理吸附，化學吸收，用紫外線照射進行光催化氧化，等離子體降解和催化燃燒等。然而，這些方法受到有限的吸附能力的限制，需要光源或具有高能量消耗的昂貴的等離子設備等。由于需求是反應溫度低和能耗低，所以我的技術員更加關注完全催化氧化以消除室內甲醛污染。在這個過程中，甲醛被催化氧化成CO 2和H 2 O運用催化劑在室溫下協助。在環境溫度下，需要高活性的催化劑才能完全轉化室內空氣中的低濃度甲醛。能在低溫下將甲醛完全氧化的催化劑分為兩類：負載型鉑族金屬(如鉑，鈀，金和銀)和過渡金屬氧化物如CuO，MnO 2和TiO2等。由于貴金屬比較貴所以有必要開發一種可以通過具有成本效益的方法有效地氧化室內空氣中甲醛的催化劑。所以我們開發出了活性炭催化劑使用鎢浸漬的活性炭再載入鉑來進行制備。

　　活性炭催化劑分析與表征

　　首先是電子顯微鏡，圖1顯示了活性炭(a)，高溫活化后的活性炭(b)，鎢浸漬活性炭(c)和鎢浸漬活性炭載鉑催化劑(d)的形態。SEM圖像(圖1a)顯示了在CO 2氣氛下在800℃下氣化的固體炭的形態。其多孔表面是由高溫下的CO 2蝕刻過程所貢獻的。高溫活化后的活性炭變得高度多孔，在1000°C碳化后，炭中形成了更多的孔和通道(圖2b)。鎢浸漬活性炭樣品中原始的活性炭結構似乎消失了(圖1c)，因為在高溫下活性炭和氧化鎢之間的碳熱還原反應破壞了活性炭結構。活性炭的壁表面嵌入了直徑在3到10 nm之間的納米粒子(圖1c)，根據XRD結果，這意味著這些納米粒子應為碳化鎢結構。在鎢浸漬活性炭樣品中加入1.0%鉑后，表面形態無明顯變化(圖1d)。

　　圖1：活性炭掃描電子顯微鏡(FESEM)圖像。

　　甲醛完全氧化的測試

　　在將反應氣體從旁路流切換到活性炭催化劑床之后，通過在線殘留氣體分析儀分析的流出氣體(入口氣體成分：400 ppm甲醛，20%O 2和Ar)。反應在室溫下以GHSV=50,000h-1進行。在將反應氣體從旁路流切換到裝有活性炭催化劑樣品(鎢浸漬活性炭載1.0%鉑)的反應器后，甲醛的濃度(m/z=30)穩定降低至較低水平，而反應產物CO 2和H 2 O逐漸增加并在一小時后達到穩定水平。氣體分析儀在排放氣體中未檢測到CO和甲酸鹽，這表明甲醛已完全氧化為CO 2和H 2 O。

　　活性炭內鉑負載的影響

　　活性炭中金屬的負載量在負載型催化劑的催化性能中起關鍵作用。制備了具有不同鉑含量的活性炭樣品并測試了甲醛的完全氧化，其活性如圖2所示。發現在活性炭催化劑上，甲醛的轉化率隨鉑負載量的增加在0.1-1.0 wt%范圍內增加。金屬催化劑的活性通常隨著低含量下負載量的增加而增加，因為催化劑中的活性部位隨金屬負載量的增加而增加。然而，金屬負載的額外增加可能不會進一步增加甲醛的轉化率。當金屬負載超過特定值時，金屬含量的進一步增加不會由于金屬顆粒的團聚和燒結而增加活性位點的數目，從而導致催化劑穩定性降低。

　　圖2：使用不同的鉑負載活性炭催化劑，反應溫度對甲醛轉化率的影響。

　　鎢浸漬對活性炭載鉑催化劑的促進作用

　　已經提出了用于甲醛氧化反應的兩個途徑。第一途徑在鉑活性位點上遵循三個步驟：HCHO→H 2 CO 2→HCO 2→CO 2 。該機理涉及甲酸鹽被O 2直接氧化成CO 2。第二種途徑是HCHO→CO→CO 2。活性炭內鎢納米結構的存在增加了鉑的分散性，從而提高了對甲醛氧化的催化性能。鎢浸漬活性炭可以產生更多的負電子表面性能。也就是說，鎢納米結構產生的電子給體效應提高了氧化催化劑上吸附的類CO物質的能力。還可以與水分反應生成鎢-OH，并在低溫下促進鉑原子上的CO氧化，從而提高了活性炭催化劑對甲醛氧化的穩定性。

　　活性炭載鉑催化甲醛的氧化中的測試發現，新研發的這種氧化甲醛的活性炭催化劑效果還不錯。經過特殊加工工藝將活性炭浸漬負載金屬從而獲得催化性能。在對甲醛的氧化測試中發現這款材料能在低溫(25–50°C)下擁有完全氧化甲醛的活性和穩定性。

本文鏈接：http://www.yuzhanleddeng.com/hangye/hy922.html

查看更多分類請點擊：公司資訊    行業新聞    媒體報導    百科知識