CN108993593B - 一种高效分解甲醛的催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效分解甲醛的催化剂，其包括作为活性组分的金属络合物以及用以负载所述金属络合物的多孔载体，所述金属络合物呈簇状且均匀分布于所述多孔载体的表面。所述金属络合物包括[IrCp*Cl2]2、[RhCp*Cl2]2、[Ir(COD)Cl2]2或[Rh(COD)Cl2]2等，所述多孔载体包括聚吡咯、C3N4、共价三嗪骨架材料、聚苯胺、活性炭、聚吡啶或聚噻吩等具有高比表面积的化合物。本发明还提供了所述催化剂的制备方法。本发明提供的所述催化剂具有高的比表面积，对催化分解气态或者液态甲醛具有很高的催化活性和稳定性，且该催化剂同时拥有Rh或者Ir等金属元素及C、N、Cl等元素，其中金属原子利用率高达100％。

Description

一种高效分解甲醛的催化剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及催化剂，尤其涉及一种高效分解甲醛的催化剂及其制备方法和在除甲醛方面的应用，属于空气净化技术领域。
背景技术
甲醛是一种无色有刺激性的气体，对人体皮肤黏膜具有刺激作用。甲醛在室内达到一定浓度时，人就会产生不适感。新装修的房间内甲醛含量较高，人若长期暴露在含有微量甲醛甚至低至几ppm的室内，可能会引起眼睛和呼吸道不适，引发头痛、肺炎甚至癌症，对未成年人的危害更大。甲醛已经成为室内环境中最主要的空气污染物之一，同时，含有甲醛的工业废水产生的水污染也对环境和生态造成了极大的危害。因此，开发甲醛去除的新技术十分紧迫。研究者们已经开发出各种用于降低甲醛的材料并取得很大的进展。目前减少室内甲醛浓度的方法主要有物理吸附法和化学催化氧化法。通过物理吸附法去除室内甲醛已被广泛研究，许多材料已经证明对甲醛具有良好的吸附性能，如活性炭。但是这些吸附剂的吸附能力有限，大大限制了其发展。与吸附剂的不足相比，化学催化氧化法可以通过催化剂将甲醛直接氧化为CO2，理论上可以长时间工作。许多贵金属催化剂，如Pt、Pd、Au、Rh和Ag，对甲醛的氧化显示出很好的催化活性。一些金属氧化物，如MnO2、TiO2、Co3O4和CoxMn3-xO4也对甲醛氧化具有催化活性。然而，这些催化剂需要较高的工作温度，极大的妨碍了其实际应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高效分解甲醛的催化剂及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
本发明的另一目的在于提供所述催化剂的应用。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种高效分解甲醛的催化剂，其包括作为活性组分的金属络合物，所述金属络合物负载在多孔载体上，所述金属络合物包括[IrCp*Cl2]2、[RhCp*Cl2]2、[Ir(COD)Cl2]2和[Rh(COD)Cl2]2中的任意一种或两种以上的组合，其中，Cp*是五甲基环戊二烯基，COD是1，5-环辛二烯基。
在一些实施方案中，所述金属络合物呈簇状均匀分布于所述多孔载体表面。
在一些实施方案中，所述多孔载体包括聚吡咯、C3N4、共价三嗪骨架材料、聚苯胺、活性炭、聚吡啶、聚噻吩中的任意一种或两种以上的组合。
优选的，所述金属络合物于多孔载体上的负载量为0.1～50％。
本发明实施例还提供了前述高效分解甲醛的催化剂的制备方法，其包括：
使金属络合物与多孔载体在溶剂中均匀混合，并于10～100℃反应，获得高效分解甲醛的催化剂；所述金属络合物包括[IrCp*Cl2]2、[RhCp*Cl2]2、[Ir(COD)Cl2]2和[Rh(COD)Cl2]2中的任意一种或两种以上的组合，其中Cp*是五甲基环戊二烯基，COD是1，5-环辛二烯基。
本发明实施例还提供了前述的高效分解甲醛的催化剂于催化降解甲醛中的用途。
例如，本发明实施例还提供了一种气体净化装置，包括容器，所述容器包含可供含有甲醛的待处理气体流通的气流通道，所述气流通道内置有前述的高效分解甲醛的催化剂。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1)本发明提供的高效分解甲醛的催化剂同时具有非均相催化剂和复合催化剂的优点，所述催化剂具有高的比表面积，对催化分解气态或者液态甲醛具有很高的催化活性和稳定性，不仅能够在常温下高效催化分解痕量的气态甲醛，而且对于水中甲醛的催化降解也有很好的效果，对室内空气污染物和工业废气中的甲醛分解及处理含有甲醛的工业废水都具有重要意义；并且，该催化剂同时拥有Rh或者Ir等金属元素以及C、N、Cl元素，其中金属原子利用率高达100％；
2)本发明提供的高效分解甲醛的催化剂采用化学方法合成，合成方法简单，容易操作，易于回收和固定化，成本低廉。
附图说明
图1a是本发明实施例1所获高效分解甲醛的催化剂的扫描电镜图；
图1b是本发明实施例1所获高效分解甲醛的催化剂的透射电镜图；
图1c和图1d是本发明实施例1所获高效分解甲醛的催化剂的X射线光电子能谱图；
图2a和图2b分别是本发明实施例1所获高效分解甲醛的催化剂分解气态甲醛性能测试的固定床反应器模型及实例图；
图3是本发明实施例1所获高效分解甲醛的催化剂分解气态甲醛的转化率与反应器内甲醛浓度的关系图；
图4是本发明实施例1所获高效分解甲醛的催化剂分解甲醛溶液性能测试的反应器模型图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种高效分解甲醛的催化剂，其包括作为活性组分的金属络合物，所述金属络合物负载在多孔载体上，所述金属络合物包括[IrCp*Cl2]2、[RhCp*Cl2]2、[Ir(COD)Cl2]2和[Rh(COD)Cl2]2中的任意一种或两种以上的组合，其中Cp*是五甲基环戊二烯基，COD是1,5-环辛二烯基。
在一些实施方案中，本发明提供的催化剂形貌类似于珊瑚，所述金属络合物呈簇状均匀分布于所述多孔载体表面，比表面积大。
在一些实施方案中，所述多孔载体包括能形成高比表面积的多孔载体化合物。
优选的，所述多孔载体包括物理吸附剂和/或化学吸附剂。
例如，所述物理吸附剂可以优选自活性炭、C3N4、共价有机骨架材料优选为共价三嗪骨架材料(CTF)中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述物理吸附剂的孔径为0～100nm，比表面积大于40m2/g。
又例如，所述化学吸附剂可以优选自聚吡咯(ppy)、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此，其主要依靠络合作用或氧化还原作用吸附活性组分中的金属。
优选的，所述金属络合物于多孔载体上的负载量为0.1～50％。
本发明提供的高效分解甲醛的催化剂同时具有非均相催化剂和复合催化剂的优点，所述催化剂具有高的比表面积，对催化分解气态或者液态甲醛具有很高的催化活性和稳定性，并且该催化剂同时拥有Rh或者Ir等金属元素以及C、N、Cl元素，其中金属原子利用率高达100％。
本发明实施例的另一个方面提供的前述高效分解甲醛的催化剂的制备方法，其包括(1)合成作为活性组分的金属络合物；(2)将金属络合物负载到多孔载体上。具体的，所述制备方法包括：
使金属络合物与多孔载体在溶剂中均匀混合，并于10～100℃反应，获得高效分解甲醛的催化剂；所述金属络合物包括[IrCp*Cl2]2、[RhCp*Cl2]2、[Ir(COD)Cl2]2和[Rh(COD)Cl2]2中的任意一种或两种以上的组合，其中Cp*是五甲基环戊二烯基，COD是1,5-环辛二烯基。
在一些实施方案中，所述金属络合物的制备方法包括：
将适量Cp*H(五甲基环戊二烯)和/或1，5-环辛二烯加入到H2IrCl6和/或RhCl3的溶液中，回流30～40h，冷却、洗涤，即得所述金属络合物。
优选的，所述Cp*H和/或1，5-环辛二烯与H2IrCl6和/或RhCl3的摩尔比为(1～5)：1。
进一步的，所述金属络合物的制备方法所用溶剂不同，回流温度不同，一般可用的溶剂为乙醇、甲醇等。
优选的，所述多孔载体与金属络合物的质量比为1000～1：1。
在一些实施方案中，所述多孔载体包括能形成高比表面积的多孔载体化合物。
优选的，所述多孔载体包括物理吸附剂和/或化学吸附剂。
例如，所述物理吸附剂可以优选自活性炭、C3N4、共价有机骨架材料优选为共价三嗪骨架材料(CTF)中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述物理吸附剂的孔径为0～100nm，比表面积大于40m2/g。
又例如，所述化学吸附剂可以优选自聚吡咯(ppy)、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此，其主要依靠络合作用或氧化还原作用吸附活性组分中的金属。
优选的，所述溶剂可以选用常见的溶剂，例如水、醇类等。
更为优选的，所述制备方法还包括：反应结束后，将反应液进行过滤，获得固形物，将所得固形物洗涤、干燥，获得所述高效分解甲醛的催化剂。
本发明提供的高效分解甲醛的催化剂采用化学方法合成，合成方法简单，容易操作，易于回收和固定化，成本低廉。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的高效分解甲醛的催化剂于催化降解甲醛中的用途。
例如，所述用途可以包括：在0～60℃优选为室温的温度条件下，使可能含有甲醛的气相体系与所述催化剂充分接触，从而将所述气相体系中的甲醛催化分解为CO2和水。
又例如，在0～60℃优选为室温的条件下，空气湿度低于50％时，使可能含有甲醛的气相体系与所述催化剂充分接触，从而将所述气相体系中的甲醛催化分解为CO2和水；而在0～60℃优选为室温的条件下，空气湿度大于50％时，使可能含有甲醛的气相体系与所述催化剂充分接触，从而将所述气相体系中的甲醛催化分解为CO2、水，还会有微量的甲醇产生。
优选的，所述气相体系包括含有甲醛的室内空气污染物和/或工业废气。
优选的，在温度为0～60℃下，所述催化剂催化甲醛的转化率高于90％。
本发明提供的高效分解甲醛的催化剂能够在常温下高效分解痕量的气态甲醛，在室温为20℃，空速(GHSV)为20000h-1，空气中甲醛的浓度仅为1ppm的条件下，所述催化剂能使90％的甲醛得到有效分解，而且甲醛浓度越高，催化转化率也越高，接近100％。充分说明本发明的催化剂具有很好的催化气态甲醛分解的效果。
本发明实施例还提供了一种气体净化装置，包括容器，所述容器包含可供含有甲醛的待处理气体流通的气流通道，所述气流通道内置有前述的高效分解甲醛的催化剂。
又例如，所述用途还可以包括：在10～70℃的温度条件下，使可能含有甲醛的液相体系与所述催化剂充分接触，从而将所述液相体系中的甲醛催化分解为CO2和甲醇。
优选的，所述液相体系包括含有甲醛的工业废水。
前述的甲醛的催化分解的反应机理可参考下式：
3HCHO+H2O→CO2+2CH2OH ΔrGmΘ＝-182.18kJ mol-1 Reaction1
HCHO+O2→CO2+H2O ΔtGm Θ＝-528.96kJ mol-1 Reaction2
本发明提供的高效分解甲醛的催化剂不仅能高效分解痕量的气态甲醛，而且对于甲醛在水中的歧化也有很好的催化效果，TOF在343K下高达5570h-1。充分说明本发明的催化剂对室内空气污染物和工业废气中的甲醛分解及处理含有甲醛的工业废水都具有重要意义。
以下结合若干实施例及附图对本发明的技术方案作进一步的解释说明。
实施例1
1.本实施例中制备所述催化剂的方法为：
将载体聚吡咯加入乙醇中，加热搅拌，然后向反应液中加入[IrCp*Cl2]2，之后于20-100℃之间搅拌过夜，反应结束后，将所得沉淀依次进行过滤、洗涤、干燥，获得铱络合物催化剂。
2.本实施例所获铱络合物催化剂的表征
采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征本实施例所获铱络合物催化剂的形貌，结果参阅图1a至图1d所示。由图1a和图1b可以看出，本实施例提供的催化剂表面分布着很多簇状物质，形貌类似于珊瑚，比表面积大，为催化甲醛的分解提供了足够的面积。
3.本实施例所获铱络合物催化剂性能的测试
本实施例中涉及的甲醛含量的测试方法为：采用气相色谱分析仪GC-G5分析甲醛分解产生的气体，气相色谱仪以N2作为载气，由PQ柱、TDX-1柱、FID检测器、TCD检测器和甲烷转化炉组装而成。采用甲醛检测仪(检测限为0-20ppm，精度为0.01ppm)和甲醛测定仪(检测限为0-20ppm，精度为0.01ppm)测定甲醛含量。空气流速由几个流量控制器和相应的软件(精度为±2％)控制和监测。
(1)分解气态甲醛的性能测试
如图2a和图2b所示，甲醛的催化氧化反应是在一个大气压下，环境温度为20℃，直径为6mm的固定床反应器上进行，将300mg的催化剂置于反应器上，通过流量控制器和相应的软件控制甲醛和空气以稳定的流速进入反应器，其中甲醛的流速为300ml/min，空气的流速为20000h-1，此时空气湿度为40％。在反应器出口用甲醛检测仪检测甲醛的浓度，记录数据，直到检测仪显示数据保持不变。
测试结果如图3所示，结果表明，在甲醛浓度低至1ppm时，本实施例的催化剂对甲醛的催化氧化转化率也能高达90％以上，能使甲醛浓度降低到室内甲醛浓度限制的标准(0.1ppm)之内，而且甲醛浓度越高时，催化剂催化甲醛氧化的效率越高。充分说明，本实施例提供的催化剂，在常温下对气态甲醛具有高效的催化分解作用。
(2)分解甲醛溶液的性能测试，以本实施例1所获含有Ir配体的催化剂为例
分解甲醛溶液的性能测试所用的反应系统如图4所示，反应容器为锥形瓶，加热装置为水浴锅，反应产生的气体由U型管和摄像机共同记录。具体操作步骤如下：
A.用10ml注射器向锥形瓶中注入3ml甲醛浓度为4mol/L的磷酸buffer溶液(pH＝7.5)；
B.向连有U型管的锥形瓶中吹N2 5min，排除系统内的空气；
C.预热到所需要的温度；
D.向锥形瓶中注入3mg催化剂粉末；
E.用气相色谱仪检测气体产物组成及剩余溶液组分，计算单位活性中心上的选择性(TOF)，公式为
Figure BDA0001314132710000061
测试结果表明，在甲醛浓度为4M，溶液pH＝7.5，温度为343k时，TOF可高达5570h-1。证明，本实施例提供的催化剂对水溶液中甲醛也有很好的活性。
实施例2
该实施例2中催化剂的制备方法与实施例1基本相同，所不同者，是采用的原料不同，例如，金属络合物可以是[RhCp*Cl2]2，多孔载体是聚吡咯。
.本实施例中制备所述催化剂的方法为：
将载体聚吡咯放入溶剂中，溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和水中的一种或者多种组合，加热搅拌，然后向反应液中加入[RhCp*Cl2]2，之后于20～100℃之间搅拌过夜，反应结束后，将所得沉淀依次进行过滤、洗涤、干燥，获得铑络合物催化剂。
实施例3
该实施例中催化剂的制备方法与实施例1基本相同，所不同者，是采用的原料不同，例如，金属络合物可以是[IrCp*Cl2]2，多孔载体是活性炭。
本实施例中制备所述催化剂的方法为：
将载体活性炭放入溶剂中，溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或者多种组合，加热搅拌，然后向反应液中加入[IrCp*Cl2]2，之后于20～100℃之间搅拌过夜，反应结束后，将所得沉淀依次进行过滤、洗涤、干燥，获得铱络合物催化剂。
实施例4
该实施例中催化剂的制备方法与实施例1基本相同，所不同者，是采用的原料不同，例如，金属络合物可以是[RhCp*Cl2]2，多孔载体是活性炭。
本实施例中制备所述催化剂的方法为：
将载体活性炭放入溶剂中，溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或者多种组合，加热搅拌，然后向反应液中加入[RhCp*Cl2]2，之后于20～100℃之间搅拌过夜，反应结束后，将所得沉淀依次进行过滤、洗涤、干燥，获得铑络合物催化剂。
实施例5
该实施例中催化剂的制备方法与实施例1基本相同，所不同者，是采用的原料不同，例如，金属络合物可以是[Ir(COD)Cl2]2，多孔载体是聚苯胺。
本实施例中制备所述催化剂的方法为：
将载体聚苯胺放入溶剂中，溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或者多种组合，加热搅拌，然后向反应液中加入[Ir(COD)Cl2]2，之后于20～100℃之间搅拌过夜，反应结束后，将所得沉淀依次进行过滤、洗涤、干燥，获得铱络合物催化剂。
实施例6
该实施例中催化剂的制备方法与实施例1基本相同，所不同者，是采用的原料不同，例如，金属络合物可以是[Rh(COD)Cl2]2，多孔载体是CTF(共价三嗪骨架)。
本实施例中制备所述催化剂的方法为：
将载体CTF放入溶剂中，溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或者多种组合，加热搅拌，然后向反应液中加入[Rh(COD)Cl2]2，之后于20～100℃之间搅拌过夜，反应结束后，将所得沉淀依次进行过滤、洗涤、干燥，获得铑络合物催化剂。
通过实施例1-6，可以发现，藉由本发明的上述技术方案获得的高效分解甲醛的催化剂具有高的比表面积，对催化分解气态或者液态甲醛具有很高的催化活性和稳定性，不仅能够在常温下高效催化分解痕量的气态甲醛，而且对于水中甲醛的催化降解也有很好的效果，对室内空气污染物和工业废气中的甲醛分解及处理含有甲醛的工业废水都具有重要意义；并且，该催化剂同时拥有Rh或者Ir等金属元素以及C、N、Cl元素，其中金属原子利用率高达100％。
此外，本案发明人还参照实施例1-实施例6的方式，以本说明书中列出的其它原料和条件等进行了试验，例如采用C3N4、聚噻吩等替代实施例1-6中的多孔载体聚吡咯、聚苯胺、活性炭、CTF(共价三嗪骨架)等，使用其他醇类、N，N-二甲基甲酰胺作为溶剂进行了催化剂的制备，并同样制得了对催化分解气态或者液态甲醛具有很高的催化活性和稳定性的催化剂。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种高效分解甲醛的催化剂于催化降解甲醛中的用途，其特征在于，所述高效分解甲醛的催化剂包括作为活性组分的金属络合物，所述金属络合物负载在多孔载体上，所述金属络合物选自[IrCp*Cl2]2、[RhCp*Cl2]2、[Ir(COD)Cl2]2和[Rh(COD)Cl2]2中的任意一种或两种以上的组合，其中Cp*是五甲基环戊二烯基，COD是1,5-环辛二烯基。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述金属络合物呈簇状均匀分布于所述多孔载体表面。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述多孔载体选自物理吸附剂和/或化学吸附剂。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述物理吸附剂选自活性炭、C3N4、共价有机骨架材料中的任意一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述物理吸附剂的孔径为0~100nm，比表面积大于40m2/g。
6.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述化学吸附剂选自聚吡咯、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩中的任意一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述高效分解甲醛的催化剂的制备方法包括：
使金属络合物与多孔载体在溶剂中均匀混合，并于10~100℃反应，获得高效分解甲醛的催化剂；所述金属络合物选自[IrCp*Cl2]2、[RhCp*Cl2]2、[Ir(COD)Cl2]2和[Rh(COD)Cl2]2中的任意一种或两种以上的组合，其中Cp*是五甲基环戊二烯基，COD是1,5-环辛二烯基。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，所述金属络合物的制备方法包括：
将Cp*H和/或1，5-环辛二烯加入到H2IrCl6和/或RhCl3溶液中，回流30~40h，冷却、洗涤，获得所述金属络合物。
9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于：所述Cp*H和/或1，5-环辛二烯与H2IrCl6和/或RhCl3的摩尔比为（1~5）：1。
10.根据权利要求7所述的用途，其特征在于：所述多孔载体与金属络合物的质量比为1000~1：1。
11.根据权利要求7所述的用途，其特征在于：所述多孔载体选自聚吡咯、C3N4、共价三嗪骨架材料、聚苯胺、活性炭、聚吡啶、聚噻吩中的任意一种或两种以上的组合。
12.根据权利要求7所述的用途，其特征在于：所述溶剂选自水和/或醇。
13.根据权利要求1所述的用途，其特征在于包括：在0~60℃下，空气湿度低于50%时，使含有甲醛的气相体系与所述催化剂充分接触，从而将所述气相体系中的甲醛催化分解为CO2和水。
14.根据权利要求13所述的用途，其特征在于：在0~60℃下，空气湿度大于50%时，使含有甲醛的气相体系与所述催化剂充分接触，从而将所述气相体系中的甲醛催化分解为CO2、水和CH3OH。
15.根据权利要求13或14所述的用途，其特征在于：所述气相体系包括含有甲醛的室内空气污染物和/或工业废气。
16.根据权利要求1所述的用途，其特征在于包括：在10~70℃的温度条件下，使含有甲醛的液相体系与所述催化剂充分接触，从而将所述液相体系中的甲醛催化分解为CO2和CH3OH。
17.根据权利要求16所述的用途，其特征在于：所述液相体系包括含有甲醛的工业废水。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113070101B (zh) * 2021-03-30 2023-07-21 苏州科技大学 用于分解甲醛的催化剂及其制备方法与应用
CN113751043A (zh) * 2021-08-27 2021-12-07 宁波大学科学技术学院 一种由碳氮基光催化剂包覆的活性炭复合材料的制备方法
CN114471711B (zh) * 2022-01-24 2023-03-24 华南理工大学 一种聚噻吩-氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用
CN114849754B (zh) * 2022-04-29 2024-03-15 江苏索普化工股份有限公司 一种基于纳米氮化碳-醋酸分散液的甲醇羰基化催化体系及其制备方法与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2937357A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-28 The Governing Council Of The University Of Toronto Ruthenium-based triazole carbene complexes
CN105406087A (zh) * 2015-11-11 2016-03-16 大连理工大学 一种低温燃料电池用核壳电催化剂的制备方法及应用
CN105749974A (zh) * 2016-02-06 2016-07-13 慈溪市梦园果蔬专业合作社 一种甲醛降解催化剂及其制备方法
WO2016113759A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-21 Council Of Scientific And Industrial Research Quinolines and process for the preparation thereof
JP2017014195A (ja) * 2015-06-26 2017-01-19 日本曹達株式会社 イリジウム錯体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2937357A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-28 The Governing Council Of The University Of Toronto Ruthenium-based triazole carbene complexes
WO2016113759A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-21 Council Of Scientific And Industrial Research Quinolines and process for the preparation thereof
JP2017014195A (ja) * 2015-06-26 2017-01-19 日本曹達株式会社 イリジウム錯体
CN105406087A (zh) * 2015-11-11 2016-03-16 大连理工大学 一种低温燃料电池用核壳电催化剂的制备方法及应用
CN105749974A (zh) * 2016-02-06 2016-07-13 慈溪市梦园果蔬专业合作社 一种甲醛降解催化剂及其制备方法

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