CN110975898A - 羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法 - Google Patents

羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法，催化剂的载体为羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物，活性中心为铂纳米颗粒，铂在催化剂中的质量占比为0.05～0.4％，制备方法包括以下步骤：将羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物分散在水中，得到第一分散液；向第一分散液中加入铂前驱体，得到第一混合液；向第一混合液中加入用于还原铂前驱体的还原剂，得到混合物；将混合物提纯，得到含有铂质量占比为0.05～0.4wt％的催化剂，使所制备的复合催化剂在室温下能高效去除甲醛，且成本大大降低，与环境兼容性好，能促进复合催化剂在生活中的广泛应用，该复合催化剂能够在室温下有效催化分解甲醛为无毒的二氧化碳和水，具备很好的实用性。

Description

羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及室内空气净化领域，具体地，涉及一种羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)是主要的室内空气污染物，其中典型的污染物甲醛，严重危害人体健康。例如会刺激呼吸道等器官，长期接触会使人致癌甚至死亡。因为人们大部分时间是在室内度过的，有效去除甲醛，对净化室内空气及提高人们生活质量有重要意义。
目前，室温催化去除甲醛技术是最具有应用价值的方法，该法在常温常压下由催化剂自身就能使甲醛彻底氧化成二氧化碳和水，贴近实际应用且无二次污染。室温催化去除甲醛技术的关键是高效催化剂的设计和制备。而高效催化剂主流的设计是将贵金属铂负载金属氧化物上。研究过的载体有过渡金属氧化物如Cr2O3、MnO2、CoO及其一些复合氧化物，氢氧化物如水合氧化铝以及非金属氧化物如SiO2等，这些活性载体存在室温下降解甲醛率一般，或需要高含量的贵金属提供活性位点，或与环境的兼容性不太好等劣势。继续寻求高效、价格低廉和环境友好的载体仍然具有十分重要的研究意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法，其将羟基磷灰石与四氧化三钴的复合物选为室温催化分解甲醛复合催化剂的载体，并负载低含量铂，以降低催化剂成本，得到的复合催化剂具有优异的室温去除甲醛活性，从而达到去除甲醛的目的。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
本发明的实施例提供了一种羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂，所述催化剂的载体为羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物，活性中心为铂纳米颗粒，其中，铂在催化剂中的质量占比为0.05～0.4％。
可选的，载体中的四氧化三钴与羟基磷灰石的摩尔比为10～30:1。
本发明的实施例还提供了一种如上述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物分散在水中，得到第一分散液；
向第一分散液中加入铂前驱体，得到第一混合液；
向第一混合液中加入用于还原铂前驱体的还原剂，得到混合物；
将混合物提纯，得到含有铂质量占比为0.05～0.4wt％的催化剂。
可选的，铂前驱体为氯铂酸。
可选的，还原剂为硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液。
可选的，向第一分散液中加入铂前驱体时，进行磁力搅拌。
可选的，将混合物提纯具体包括：
将混合物进行离心分离，
将混合物真空干燥，干燥温度为60℃。
可选的，羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物的制备方法包括以下步骤：
将四氧化三钴分散在氢氧化钙溶液中，得到第二分散液；
向第二分散液中加入磷酸氢二铵溶液并水热处理，得到前驱体；
将前驱体离心干燥，得到羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物。
可选的，将四氧化三钴分散在氢氧化钙溶液中具体包括：
在氢氧化钙溶液中通入氩气；
将四氧化三钴加入氢氧化钙溶液中；
将氢氧化钙溶液水浴搅拌，水浴温度为80℃。
可选的，四氧化三钴的制备方法包括以下步骤：
将四水乙酸钴和尿素溶解于乙二醇和去离子水混合而成的溶液中，得到反应液；
将反应液搅拌分散后，转移至反应釜中；
将反应液水热处理，得到固体沉淀；
将固体沉淀离心干燥煅烧，得到四氧化三钴。
本发明提供的一种羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法，由于利用羟基磷灰石及四氧化三钴的优点和通过调控羟基磷灰石与四氧化三钴复合物载体的表面化学性质，设计和制备了负载低含量贵金属铂且环境兼容性好的复合催化材料，使所制备的复合催化剂在室温下能高效去除甲醛，且成本大大降低，与环境兼容性好，能促进复合催化剂在生活中的广泛应用，该复合催化剂能够在室温下有效催化分解甲醛为无毒的二氧化碳和水，具备很好的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例三、实施例六及实施例七提供的复合催化剂的X射线衍射谱图；
图2是本发明实施例三、实施例六及实施例七提供的复合催化剂的X射线衍射谱图局部放大图；
图3是本发明实施例三提供的复合催化剂的透射电子显微镜谱图；
图4是本发明实施例六提供的复合催化剂的透射电子显微镜谱图；
图5是本发明实施例七提供的复合催化剂的透射电子显微镜谱图；
图6a，b是本发明实施例三、实施例六及实施例七提供的复合催化剂在室温下催化氧化甲醛过程中甲醛降低(6a)和二氧化碳升高(6b)的结果对比图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。应当理解的是，这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
针对现有技术存在的上述载体的缺陷，由于羟基磷灰石具有强吸附性，离子替换性，稳定性且表面含有较多羟基；四氧化三钴具有高活性，无害性。本发明实施例利用羟基磷灰石及四氧化三钴上述的这些优点，及钴可以替换钙与羟基磷灰石有机结合等特性，将羟基磷灰石与四氧化三钴复合物选为室温催化分解甲醛复合催化剂的载体。
实施例一
本实施例提供了一种羟基磷灰石(HAP)复合四氧化三钴(Co3O4)负载铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S01、将羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物分散在水中，得到第一分散液；
在本实施例的步骤S01中，将羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物加入到蒸馏水中，进行搅拌分散，即可得到第一分散液。
在本实施例所要制备的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂中，催化剂的载体为羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物，活性中心为铂纳米颗粒，其中，铂在催化剂中的质量占比为0.05～0.4％。也就是说，在制备羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂时，需要合理的控制羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物与铂纳米颗粒的用量。并且，值得注意的是，在羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物中的四氧化三钴与羟基磷灰石的摩尔比为10～30:1。
进一步的，羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物的具体的制备方法为：
S011、将四氧化三钴分散在氢氧化钙溶液中，得到第二分散液；
在本实施例的步骤S011中，氢氧化钙溶液为饱和溶液，并且，四氧化三钴和氢氧化钙的摩尔比为1～3:1，从而保证制备的羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物中的四氧化三钴与羟基磷灰石的摩尔比为10～30:1。值得注意的是，在加入四氧化三钴之前，需要在所述氢氧化钙溶液中通入氩气，保证反应的气体环境，然后将所述四氧化三钴加入所述氢氧化钙溶液中并充分搅拌，搅拌的环境为水浴环境，水浴温度为80℃，一段时间后即可得到第二分散液。
S012、向所述第二分散液中加入磷酸氢二铵溶液并水热处理，得到前驱体；
在本实施例的步骤S012中，加入磷酸氢二铵溶液需要缓慢加入，最好是将磷酸氢二铵溶液滴入第二分散液中，滴加过程中，边滴加边搅拌，当磷酸氢二铵溶液充分分散后，将溶液转移到反应釜中进行水热处理，水热温度最好为120℃，一段时间后即可得到制备羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物的前驱体。
S013、将所述前驱体离心干燥，得到羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物；
在本实施例的步骤S013中，将得到的前驱体通过离心干燥后，即可得到羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物。
值得注意的是，在本实施例中，四氧化三钴的具体的制备方法为：
S0111、将四水乙酸钴和尿素溶解于乙二醇和去离子水混合而成的溶液中，得到反应液；
在本实施例的步骤S0111中，将四水乙酸钴和尿素溶解于乙二醇和去离子水混合而成的溶液中，乙二醇和去离子水的体积比为7比27，混合完成后，即可得到反应液。
S0112、将所述反应液搅拌分散后，转移至反应釜中；
在本实施例的步骤S0112中，将反应液磁力搅拌，然后使反应液充分分散，分散完成后，即可转移至反应釜中。
S0113、将所述反应液水热处理，得到固体沉淀；
在本实施例的步骤S0113中，反应液转移至反应釜后，需要进行水热反应，水热反应的温度为180℃，一段时间后，即可得到固体沉淀。
S0114、将所述固体沉淀离心干燥煅烧，得到所述四氧化三钴。
在本实施例的步骤S0114中，将固体沉淀通过离心干燥，干燥完成后煅烧一段时间，煅烧温度的升温速度为2℃/min，直至升温至400℃时停止升温，在400℃下保温一段时间，即可得到四氧化三钴材料。
S02、向所述第一分散液中加入铂前驱体，得到第一混合液；
在本实施例的步骤S02中，铂前驱体为氯铂酸，加入氯铂酸时，使用磁力搅拌，搅拌至氯铂酸完全分散到第一分散液中，形成第一混合液。
S03、向所述第一混合液中加入用于还原所述铂前驱体的还原剂，得到混合物；
在本实施例的步骤S03中，用于还原铂前驱体的还原剂为硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液，加入硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液时，同样采用磁力搅拌，得到混合物。
S04、将所述混合物提纯，得到含有铂质量占比为0.05～0.4wt％的所述催化剂。
在本实施例的步骤S04中，得到混合物以后，将混合物进行离心分离，随后将混合物真空干燥，干燥温度为60℃，即可得到羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂。
实施例二
在本实施例中，具体提供了一种羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S01、将羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物分散在水中，得到第一分散液；
在本实施例的步骤S01中，取0.4g的羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物加入到30ml蒸馏水中，进行搅拌分散，即可得到第一分散液。
进一步的，羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物的具体的制备方法为：
S011、将四氧化三钴分散在氢氧化钙溶液中，得到第二分散液；
在本实施例的步骤S011中，取0.8026g四氧化三钴分散到150ml氢氧化钙溶液中，氢氧化钙溶液为饱和溶液，即四氧化三钴和氢氧化钙的摩尔比为1:1，从而保证制备的羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物中的四氧化三钴与羟基磷灰石的摩尔比为10:1。值得注意的是，在加入四氧化三钴之前，需要在所述氢氧化钙溶液中通入氩气，保证反应的气体环境，然后将所述四氧化三钴加入所述氢氧化钙溶液中并充分搅拌，搅拌的环境为水浴环境，水浴温度为80℃，搅拌20min后即可得到第二分散液。
S012、向所述第二分散液中加入磷酸氢二铵溶液并水热处理，得到前驱体；
在本实施例的步骤S012中，加入20mL浓度为0.1M的磷酸氢二铵溶液，磷酸氢二铵溶液需要缓慢加入，最好是将磷酸氢二铵溶液滴入第二分散液中，滴加过程中，边滴加边搅拌，搅拌20min后磷酸氢二铵溶液充分分散，将溶液转移到反应釜中进行水热处理，水热温度最好为120℃，600min后即可得到制备羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物的前驱体。
S013、将所述前驱体离心干燥，得到羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物；
在本实施例的步骤S013中，将得到的前驱体通过离心干燥后，即可得到羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物。
值得注意的是，在本实施例中，四氧化三钴的具体的制备方法为：
S0111、将四水乙酸钴和尿素溶解于乙二醇和去离子水混合而成的溶液中，得到反应液；
在本实施例的步骤S0111中，将0.1g四水乙酸钴和0.04g尿素溶解于溶解于乙二醇和去离子水混合而成的溶液中，乙二醇的提及为7ml，去离子水的体积为27ml，混合完成后，即可得到反应液。
S0112、将所述反应液搅拌分散后，转移至反应釜中；
在本实施例的步骤S0112中，将反应液磁力搅拌，使反应液充分分散，搅拌时间为30min，分散完成后，即可转移至反应釜中。
S0113、将所述反应液水热处理，得到固体沉淀；
在本实施例的步骤S0113中，反应液转移至反应釜后，需要进行水热反应，水热反应的温度为180℃，120min后，即可得到固体沉淀。
S0114、将所述固体沉淀离心干燥煅烧，得到所述四氧化三钴。
在本实施例的步骤S0114中，将固体沉淀通过离心干燥，干燥完成后煅烧一段时间，煅烧温度的升温速度为2℃/min，直至升温至400℃时停止升温，在400℃下保温一段时间，即可得到四氧化三钴材料。
S02、向所述第一分散液中加入铂前驱体，得到第一混合液；
在本实施例的步骤S02中，铂前驱体为氯铂酸，氯铂酸的浓度为1g/100mL，加入量为0.425ml，使得氯铂酸中铂元素与复合催化剂的质量比为0.0016:0.4，加入氯铂酸时，使用磁力搅拌30min，搅拌至氯铂酸完全分散到第一分散液中，形成第一混合液，使得铂元素占复合催化剂的质量百分数0.4％。
S03、向所述第一混合液中加入用于还原所述铂前驱体的还原剂，得到混合物；
在本实施例的步骤S03中，用于还原铂前驱体的还原剂为硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液，硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液的体积为5mL，浓度为0.1M，加入硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液时，同样采用磁力搅拌，搅拌时间为30min，得到混合物。
S04、将所述混合物提纯，得到含有铂质量占比为0.4wt％的所述催化剂。
在本实施例的步骤S04中，得到混合物以后，将混合物进行离心分离，随后将混合物真空干燥，干燥温度为60℃，即可得到羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂，该催化剂的铂质量占比为0.4wt％。
实施例三
作为本发明的又一实施例，与上一实施例不同的是，在本实施例的步骤S02中加入的氯铂酸的加入量为0.106ml，使得氯铂酸中铂元素与复合催化剂的质量比为0.0004:0.4，使得铂元素占复合催化剂的质量百分数0.1％。在本实施例的步骤S04中，到含有铂质量占比为0.1wt％的所述催化剂。
实施例四
作为本发明的又一实施例，与上一实施例不同的是，在本实施例的步骤S02中加入的氯铂酸的加入量为0.053ml，使得氯铂酸中铂元素与复合催化剂的质量比为0.0002:0.4，使得铂元素占复合催化剂的质量百分数0.05％。在本实施例的步骤S04中，到含有铂质量占比为0.05wt％的所述催化剂。
实施例五
作为本发明的又一实施例，与实施例三不同的是，在本实施例的步骤S011中，取0.8026g四氧化三钴分散到50ml氢氧化钙溶液中，氢氧化钙溶液为饱和溶液，即四氧化三钴和氢氧化钙的摩尔比为3:1，从而保证制备的羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物中的四氧化三钴与羟基磷灰石的摩尔比为30:1。
实施例六
作为本发明的又一实施例，在本实施例中，具体提供了一种四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S01、将四氧化三钴分散在水中，得到第一分散液；
在本实施例的步骤S01中，取0.4g的四氧化三钴加入到30ml蒸馏水中，进行搅拌分散，即可得到第一分散液。
值得注意的是，在本实施例中，四氧化三钴的具体的制备方法为：
S0111、将四水乙酸钴和尿素溶解于乙二醇和去离子水混合而成的溶液中，得到反应液；
在本实施例的步骤S0111中，将0.1g四水乙酸钴和0.04g尿素溶解于溶解于乙二醇和去离子水混合而成的溶液中，乙二醇的提及为7ml，去离子水的体积为27ml，混合完成后，即可得到反应液。
S0112、将所述反应液搅拌分散后，转移至反应釜中；
在本实施例的步骤S0112中，将反应液磁力搅拌，使反应液充分分散，搅拌时间为30min，分散完成后，即可转移至反应釜中。
S0113、将所述反应液水热处理，得到固体沉淀；
在本实施例的步骤S0113中，反应液转移至反应釜后，需要进行水热反应，水热反应的温度为180℃，120min后，即可得到固体沉淀。
S0114、将所述固体沉淀离心干燥煅烧，得到所述四氧化三钴。
在本实施例的步骤S0114中，将固体沉淀通过离心干燥，干燥完成后煅烧一段时间，煅烧温度的升温速度为2℃/min，直至升温至400℃时停止升温，在400℃下保温一段时间，即可得到四氧化三钴材料。
S02、向所述第一分散液中加入铂前驱体，得到第一混合液；
在本实施例的步骤S02中，氯铂酸的浓度为1g/100mL，加入量为0.106ml，使得氯铂酸中铂元素与复合催化剂的质量比为0.0004:0.4，加入氯铂酸时，使用磁力搅拌30min，搅拌至氯铂酸完全分散到第一分散液中，形成第一混合液，使得铂元素占复合催化剂的质量百分数0.1％。
S03、向所述第一混合液中加入用于还原所述铂前驱体的还原剂，得到混合物；
在本实施例的步骤S03中，用于还原铂前驱体的还原剂为硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液，硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液的体积为5mL，浓度为0.1M，加入硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液时，同样采用磁力搅拌，搅拌时间为30min，得到混合物。
S04、将所述混合物提纯，得到含有铂质量占比为0.1wt％的所述催化剂。
在本实施例的步骤S04中，得到混合物以后，将混合物进行离心分离，随后将混合物真空干燥，干燥温度为60℃，即可得到羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂，该催化剂的铂质量占比为0.1wt％。
实施例七
作为本发明的又一实施例，在本实施例中，具体提供了一种羟基磷灰石负载铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S01、将羟基磷灰石分散在水中，得到第一分散液；
在本实施例的步骤S01中，取0.4g的羟基磷灰石加入到30ml蒸馏水中，进行搅拌分散，即可得到第一分散液。
进一步的，羟基磷灰石具体的制备方法为：
S011、制备得到第二分散液；
在本实施例的步骤S011中，取150ml氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液为饱和溶液，在所述氢氧化钙溶液中通入氩气，保证反应的气体环境，然后将氢氧化钙溶液中并充分搅拌，搅拌的环境为水浴环境，水浴温度为80℃，搅拌20min后即可得到第二分散液。
S012、向所述第二分散液中加入磷酸氢二铵溶液并水热处理，得到前驱体；
在本实施例的步骤S012中，加入20mL浓度为0.1M的磷酸氢二铵溶液，磷酸氢二铵溶液需要缓慢加入，最好是将磷酸氢二铵溶液滴入第二分散液中，滴加过程中，边滴加边搅拌，搅拌20min后磷酸氢二铵溶液充分分散，将溶液转移到反应釜中进行水热处理，水热温度最好为120℃，600min后即可得到制备羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物的前驱体。
S013、将所述前驱体离心干燥，得到羟基磷灰石；
在本实施例的步骤S013中，将得到的前驱体通过离心干燥后，即可得到羟基磷灰石。
S02、向所述第一分散液中加入铂前驱体，得到第一混合液；
在本实施例的步骤S02中，氯铂酸的浓度为1g/100mL，加入量为0.106ml，使得氯铂酸中铂元素与复合催化剂的质量比为0.0004:0.4，加入氯铂酸时，使用磁力搅拌30min，搅拌至氯铂酸完全分散到第一分散液中，形成第一混合液，使得铂元素占复合催化剂的质量百分数0.1％。
S03、向所述第一混合液中加入用于还原所述铂前驱体的还原剂，得到混合物；
在本实施例的步骤S03中，用于还原铂前驱体的还原剂为硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液，硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液的体积为5mL，浓度为0.1M，加入硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液时，同样采用磁力搅拌，搅拌时间为30min，得到混合物。
S04、将所述混合物提纯，得到含有铂质量占比为0.1wt％的所述催化剂。
在本实施例的步骤S04中，得到混合物以后，将混合物进行离心分离，随后将混合物真空干燥，干燥温度为60℃，即可得到羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂，该催化剂的铂质量占比为0.1wt％。
对比例
作为本发明的一个对比例，在本实施例中，与实施例六不同的是，本实施例中用的四氧化三钴为市售的四氧化三钴。
将实施例三、实施例六及实施例七所得的复合催化剂分别进行X射线衍射(X-raydiffraction，XRD)、透射电子显微镜(Transmission electron microscopy，TEM)分析，其结果分别如图1至图5所示，由图1和2可知，实施例六所制备的复合催化剂具有典型的四氧化三钴相结构；实施例七所制备的复合催化剂具有典型的羟基磷灰石相结构；实施例三所制备的复合催化剂具有典型的羟基磷灰石与四氧化三钴相结构，表明四氧化三钴与羟基磷灰石成功复合。图5表明所制备的羟基磷灰石样品为40-110nm长的纳米棒结构，图4表明所制备的四氧化三钴样品由直径30-80nm的纳米颗粒聚集而成，图3表明所制备的羟基磷灰石与四氧化三钴复合物为四氧化三钴纳米颗粒与羟基磷灰石纳米棒混合组成，同时可以观察到有少量的铂纳米颗粒分散在样品表面。图6a和6b为实施例三、实施例六及实施例七所得的复合催化剂室温去除甲醛性能的对比图。由图中可以观察到，甲醛浓度不断降低，二氧化碳浓度不断上升，表明甲醛被彻底氧化成二氧化碳和水。实施例三所得的四氧化三钴@羟基磷灰石复合催化剂去除甲醛性能要高于实施例六和实施例七所得的复合催化剂。该结果表明羟基磷灰石与四氧化三钴的复合物催化活性远高于羟基磷灰石复合催化剂和四氧化三钴复合催化剂。
将实施例二至实施例七所得的复合催化剂以及对比例所得的复合催化剂分别在室温下进行甲醛催化实验，具体地，取0.1g的实施例二至实施例七中制备的复合催化剂或对比例所得的复合催化剂，分散在直径为14cm的表面皿中，然后将该表面皿置于6L的含有一个5W风扇的机玻璃反应器中。将浓甲醛溶液注入该有机玻璃反应器内，待甲醛挥发直至浓度平衡时，移去玻璃盖，使复合催化剂与甲醛相互接触，甲醛的浓度变化通过多组分气体分析仪(INNOVA air Tech Instruments Model 1412)在线监测。实施例二至七所得的复合催化剂以及对比例所得的复合催化剂在室温下催化甲醛的活性数据见表1。
表1为25℃下复合催化剂的活性
Figure BDA0002265761850000121
由表1可知，在室温下，本发明实施例二至实施例六所得的低含量铂复合催化剂催化甲醛的活性高于对比例所得的复合催化剂，且最高可达90.5％远超对比例。
将实施例三所得的复合催化剂多次对甲醛进行重复催化，其活性如表2所示。
表2为本发明实施例三所得的催化剂多次催化甲醛的活性
Figure BDA0002265761850000131
由表2可知，实施例三所得的低含量贵金属催化剂经过多次催化甲醛后，甲醛活性不断衰减，但在后面的连续测试过程中，仍然具有较高的活性。
综上，本发明实施例提供了一种羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法，由于利用羟基磷灰石及四氧化三钴的优点和通过调控羟基磷灰石与四氧化三钴复合物载体的表面化学性质，设计和制备了负载低含量贵金属铂且环境兼容性好的复合催化材料，使所制备的复合催化剂在室温下能高效去除甲醛，且成本大大降低，与环境兼容性好，能促进复合催化剂在生活中的广泛应用，该复合催化剂能够在室温下有效催化分解甲醛为无毒的二氧化碳和水，具备很好的实用性。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂，其特征在于，所述催化剂的载体为羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物，活性中心为铂纳米颗粒，其中，铂在催化剂中的质量占比为0.05～0.4％。
2.如权利要求1所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂，其特征在于，所述载体中的四氧化三钴与羟基磷灰石的摩尔比为10～30:1。
3.一种如权利要求1所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物分散在水中，得到第一分散液；
向所述第一分散液中加入铂前驱体，得到第一混合液；
向所述第一混合液中加入用于还原所述铂前驱体的还原剂，得到混合物；
将所述混合物提纯，得到含有铂质量占比为0.05～0.4wt％的所述催化剂。
4.如权利要求3所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，其特征在于，所述铂前驱体为氯铂酸。
5.如权利要求3所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，其特征在于，所述还原剂为硼氢化钠和氢氧化钠的混合溶液。
6.如权利要求3所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，其特征在于，向所述第一分散液中加入所述铂前驱体时，进行磁力搅拌。
7.如权利要求3所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，其特征在于，所述将所述混合物提纯具体包括：
将所述混合物进行离心分离，
将所述混合物真空干燥，干燥温度为60℃。
8.如权利要求3所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，其特征在于，所述羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物的制备方法包括以下步骤：
将四氧化三钴分散在氢氧化钙溶液中，得到第二分散液；
向所述第二分散液中加入磷酸氢二铵溶液并水热处理，得到前驱体；
将所述前驱体离心干燥，得到羟基磷灰石和四氧化三钴的复合物。
9.如权利要求8所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，其特征在于，所述将四氧化三钴分散在氢氧化钙溶液中具体包括：
在所述氢氧化钙溶液中通入氩气；
将所述四氧化三钴加入所述氢氧化钙溶液中；
将所述氢氧化钙溶液水浴搅拌，所述水浴温度为80℃。
10.如权利要求8所述的羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂的制备方法，其特征在于，所述四氧化三钴的制备方法包括以下步骤：
将四水乙酸钴和尿素溶解于乙二醇和去离子水混合而成的溶液中，得到反应液；
将所述反应液搅拌分散后，转移至反应釜中；
将所述反应液水热处理，得到固体沉淀；
将所述固体沉淀离心干燥煅烧，得到所述四氧化三钴。
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