CN113070081B - 一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及其空气净化技术领域，尤其是一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂及其制备方法。一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂，是由包括以下原料制备而成：载体和过渡金属；载体为多孔纳米磷酸锆；过渡金属为Fe、Mn、Ag中的一种或多种；过渡金属以单原子的形式原位封装在载体上。本申请催化剂无需其他辅助条件，在室内环境下，载体的多孔结构可高效吸附空气中的甲醛，并被固定在多孔结构内部的高活性金属单原子完全催化氧化分解成二氧化碳和水，从而彻底去除甲醛。本申请催化剂室内条件下，甲醛去除率均达到99%以上，连续15天持续测试中都能去除99%以上的甲醛且没有任何二次释放甲醛，可将室内甲醛降到国标规定的安全范围内。
Description
技术领域
本申请涉及其空气净化技术领域，尤其是涉及其一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂及其制备方法。
背景技术
室内环境是指人类进行社会活动的封闭或半封闭式的场所。随着经济发展，人们的生活水平有了较大的提升，对于健康生活提出了更高的要求。现阶段，室内环境中最大问题在于室内装修造成的空气污染问题。空气污染中占主导的因素之一是甲醛。甲醛具有高毒性且对皮肤粘膜有刺激性，被世卫组织认定为致癌和致畸性物质，是白血病的主要诱发因素。室内甲醛浓度大于0.08mg/m3实，可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等健康问题。室内甲醛主要来源于劣质家具、油漆涂料、室内装饰等，且材料中含的甲醛能释放长达数年，时刻严重危害着人类的健康和生命。因此有效去除甲醛的技术研究是当前改善人们室内空气环境的主要任务之一。
目前，除甲醛的技术有吸附法、等离子体、负离子、光催化等。吸附法主要采用活性炭、碳纤维等多孔材料对甲醛进行物理吸附，但是存在吸附易饱和且会再次释放甲醛的缺点。等离子体净化技术可在低温下分解甲醛分子，但最大的缺点是难以控制产物中副产物臭氧的释放，臭氧的释放对人体呼吸道和肺功能有影响，易产生二次污染。负离子技术能够有效分解甲醛等有害气体，但是负离子技术生成的负离子活性极低，必须借助风机等外力才能远距离迁移，因而存在除甲醛效率不高的问题。光催化技术则是以TiO2纳米级催化剂为原材料负载在特定的载体上，在紫外光源下将甲醛分子降解，然而材料制备复杂，技术难度大，应用于室内除醛则需安装紫外灯进行照射，生产成本高，不易进行市场推广。
针对上诉相关技术所存在的缺陷，发明人为了满足市场对室内甲醛的处理需求，研发了一款无需其他辅助条件，在室内环境下即可处理甲醛的催化剂。
发明内容
为了解决上诉相关技术存在的问题，本申请目的在于提供一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂，采用如下的技术方案：
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂，单原子催化剂是由包括以下原料制备而成：载体和过渡金属；所述载体为多孔纳米磷酸锆；所述过渡金属为Fe、Mn、Ag中的一种或多种；所述过渡金属以单原子的形式原位封装在载体上。
本申请中的单原子催化剂无需其他辅助条件，在室内环境下，载体的多孔结构可高效吸附空气中的甲醛，并被固定在多孔结构内部的高活性金属单原子完全催化氧化分解成二氧化碳和水，从而彻底去除甲醛。在除醛性能测试中，除甲醛单原子催化剂在室内条件下，甲醛去除率均达到99％以上，没有任何二次释放甲醛；在持久除醛性能测试中，除甲醛单原子催化剂在室内条件下，连续15天持续测试，单原子催化剂都能去除99％以上的甲醛，同时将室内甲醛降到国标规定的安全范围内，且没有任何二次释放甲醛。因此，本申请的除甲醛单原子催化剂结构稳定，成本较低，自身不消耗，可以长期重复使用，对环境无任何污染，是一种非常有效除甲醛且实用的除甲醛材料，可作为填料添加于涂料中用于除去居家环境中的甲醛。
优选的，所述催化剂中含有的过渡金属和载体摩尔比为1:20～1:150。
通过采用上述技术方案，可保证所制备的单原子催化剂除甲醛效果。
第二方面，本申请提供一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法。
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一,多孔纳米磷酸锆前驱体制备；
步骤二，过渡金属单原子前驱体制备；
步骤三，原位共沉淀合成除甲醛单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:20-1:150，按比例将步骤一中的多孔纳米磷酸锆前驱体加入步骤二中的过渡金属单原子前驱体中，在室温下进行10～16h搅拌混合，在150℃下，反应18-30h，反应结束后，冷却至室温，10000～12500r/min离心3-6分钟，取得的固体产物分别用乙醇和水洗涤多次，100℃真空干燥3～6h，研磨，制得粉末；
步骤四，一步法原位生成单原子催化剂：将所得的粉末进行加热处理、冷却后研磨制得所需的催化剂。
优选的，所述步骤一，多孔纳米磷酸锆前驱体制备：多孔纳米磷酸锆前驱体制备：将摩尔比为2:3:2的1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴、硝酸锆、水搅拌20-60min，混合均匀制得混合液A。
通过采用上述技术方案，可制备得到结构稳定，自身不消耗，可以长期重复使用，对环境无任何污染的单原子催化剂，且制备工艺相对成熟，制备成本得到控制，利用实现批量化生产。
优选的，所述步骤一中的1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴的制备方法为：摩尔比为1：3的1-(2-胺乙基)咪唑氢溴酸盐与溴乙基磷酸二乙酯以甲醇为溶剂，在85.0～92.0℃回流搅拌34～42h；反应结束后，冷却至室温，旋蒸除去溶剂，得到粘稠液体，将此液体溶于水，加入等摩尔的氢氧化钠，常温下搅拌1～2h，旋蒸除去水，并滤去固体溴化钠，真空干燥，得到离子液体1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴。
优选的，所述步骤二，过渡金属单原子前驱体制备将10-40ml的5％氨水溶液滴加入5-200g/L的硝酸盐溶液搅拌2-5h，随后在20-40min内升温至60℃继续搅拌2-4h，随后冷却至室温，制得混合液B。
优选的，所述步骤二，过渡金属单原子前驱体制备：将40ml的5％氨水溶液以100μL/秒的速度滴加入200g/L的硝酸铁溶液搅拌2～5h，随后在20～40min内升温至60℃继续搅拌2～4h，随后冷却至室温，制得混合液B。
优选的，所述步骤三，原位共沉淀合成除甲醛单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:50，按比例将步骤一中的多孔纳米磷酸锆前驱体加入步骤二中的过渡金属单原子前驱体中，在150℃下反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得的固体产物分别用乙醇和水洗涤至少3次，100℃真空干燥4h，研磨，制得粉末。
优选的，所述步骤三，原位共沉淀合成除甲醛单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:50，按比例步骤一中的多孔纳米磷酸锆前驱体加入步骤二中的过渡金属单原子前驱体中，置于聚四氟乙烯为内胆的不锈钢反应釜中，在150℃下反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得的固体产物分别用乙醇和水洗涤至少3次，100℃真空干燥4h，研磨，制得粉末。
通过采用上述技术方案，采用聚四氟乙烯为内胆的不锈钢反应釜可避免杂质金属的掺入从而保证制备的除甲醛单原子催化剂的质量。
优选的，所述步骤四，一步法原位生成除甲醛单原子催化剂：将步骤三中所得的粉末置于5％氢氩混合气的气氛中，400℃的温度条件下加热处理2～4h，冷却到室温，研磨，得目标产物。
通过采用上述技术方案，所得产物含高温原位热解的高活性金属单原子，可高效氧化分解甲醛。
综上所述，本申请具有以下优点：
1、本申请中的单原子催化剂，载体采用比表面积大的多孔纳米磷酸锆，可高效吸附甲醛，迅速降低空间中的甲醛浓度，解决目前单原子催化剂比表面积小的缺点。
2、本申请中的单原子催化剂利用原位封装法，在多孔纳米磷酸锆内部固定着高活性金属原子，无需任何辅助条件，在室内常温常压避光环境下，将多孔结构吸附的甲醛迅速催化分解成二氧化碳和水，避免造成二次污染，解决目前单原子催化剂需要光照的难题。
3、本申请中的单原子催化剂结构稳定，自身不消耗，可以长期重复使用。
附图说明
图1是本申请实施例1中除甲醛的单原子催化剂的球差校正透射电子显微镜图。
图2是本申请实施例1中除甲醛的单原子催化剂的持久去除甲醛效果图。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
制备例
制备例1
1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴液体的制备：摩尔比为1：3的1-(2-胺乙基)咪唑氢溴酸盐与溴乙基磷酸二乙酯以甲醇为溶剂，在90℃回流搅拌36h；反应结束后，冷却至室温，旋蒸除去溶剂，得到粘稠液体，将所得液体溶于水，加入等摩尔的氢氧化钠，常温下搅拌1h，旋蒸除去水，并滤去固体溴化钠，真空干燥2h，得到离子液体1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴。
实施例
实施例1
本申请公开的一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂，是由包括以下原料制备而成：多孔纳米磷酸锆和过渡金属；过渡金属为Fe，过渡金属以单原子的形式原位封装在载体上。
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，多孔纳米磷酸锆前驱体制备：将摩尔比为2:3:2的1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴、硝酸锆、水搅拌30min，混合均匀制得混合液A；
步骤2，过渡金属单原子前驱体制备：将40ml的5％氨水溶液以100μL/秒的速度滴加入200ml的200g/L的硝酸铁溶液搅拌3h，随后在30min内升温至60℃继续搅拌3h，随后冷却至室温，制得混合液B；
步骤3，原位共沉淀合成单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:50，按比例将混合液A加入混合液B，在室温下进行12h搅拌混合，置于聚四氟乙烯为内胆的不锈钢反应釜中，在150℃反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得固体产物分别用乙醇和水洗涤3次，100℃真空干燥4h，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，聚四氟乙烯为内胆，磨球为氧化锆，球磨速度为500r/min，制得1μm粒径的粉末；
步骤4，一步法原位生成单原子催化剂：将所得的粉末在5％氢氩混合气气氛中400℃的温度条件下加热处理2h，冷却到室温，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为100r/min，研磨，所得催化剂的粒径为1μm，参考图1，所制得的催化剂含有的过渡金属以单原子的形式固定在载体上。
实施例2
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂，是由包括以下原料制备而成：多孔纳米磷酸锆和过渡金属；过渡金属为锰，过渡金属以单原子的形式原位封装在载体上。
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，多孔纳米磷酸锆前驱体制备：将摩尔比为2:3:2的1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴、硝酸锆、水搅拌30min，混合均匀制得混合液A；
步骤2，过渡金属单原子前驱体制备：将20ml的5％氨水溶液以100μL/秒的速度滴加入100ml的100g/L的硝酸锰溶液搅拌3h，随后在30min内升温至60℃继续搅拌3h，随后冷却至室温，制得混合液B；
步骤3，原位共沉淀合成单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:100，按比例将混合液A加入混合液B，在室温下进行12h搅拌混合，置于聚四氟乙烯为内胆的不锈钢反应釜中，在150℃反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得固体产物分别用乙醇和水洗涤3次，100℃真空干燥4h，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为500r/min，制得1μm粒径的粉末；
步骤4，一步法原位生成单原子催化剂：将所得的粉末在5％氢氩混合气气氛中500℃的温度条件下加热处理2h，冷却到室温，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为100r/min，研磨，所得催化剂的粒径为1μm，所制得的催化剂含有的过渡金属以单原子的形式固定在载体上。
实施例3
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂，是由包括以下原料制备而成：多孔纳米磷酸锆和过渡金属；过渡金属为银，过渡金属以单原子的形式原位封装在载体上。
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，多孔纳米磷酸锆前驱体制备：将摩尔比为2:3:2的1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴、硝酸锆、水搅拌30min，混合均匀制得混合液A；
步骤2，过渡金属单原子前驱体制备：将10ml的5％氨水溶液以100μL/秒的速度滴加入50ml的5g/L的硝酸银溶液搅拌3h，随后在30min内升温至60℃继续搅拌3h，随后冷却至室温，制得混合液B；
步骤3，原位共沉淀合成单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:150，按比例将混合液A加入混合液B，在室温下进行12h搅拌混合，置于聚四氟乙烯为内胆的不锈钢反应釜中，在150℃反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得固体产物分别用乙醇和水洗涤3次，100℃真空干燥4h，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为500r/min，制得1μm粒径的粉末；
步骤4，一步法原位生成单原子催化剂：将所得的粉末在5％氢氩混合气气氛中400℃的温度条件下加热处理2h，冷却到室温，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为100r/min，研磨，所得催化剂的粒径为1μm，所制得的催化剂含有的过渡金属以单原子的形式固定在载体上。
实施例4
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂，是由包括以下原料制备而成：多孔纳米磷酸锆和过渡金属；过渡金属为银、锰和铁，过渡金属以单原子的形式原位封装在载体上。
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，多孔纳米磷酸锆前驱体制备：将摩尔比为2:3:2的1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴、硝酸锆、水搅拌30min，混合均匀制得混合液A；
步骤2，过渡金属单原子前驱体制备：30ml的5％氨水溶液以100μL/秒的速度滴加入于总体积为150ml的5g/L的硝酸银溶液、100g/L的硝酸锰溶液和100g/L的硝酸铁溶液的水溶液中，搅拌3h，过渡金属与载体的摩尔比为1:100，其中Ag：Mn：Fe的摩尔比＝0.5:50:80，随后在30min内升温至60℃继续搅拌3h，随后冷却至室温，制得混合液B；
步骤3，原位共沉淀合成单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:100，按比例将混合液A加入混合液B，在室温下进行12h搅拌混合，置于聚四氟乙烯反应釜中150℃反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得固体产物分别用乙醇和水洗涤3次，100℃真空干燥4h，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为500r/min，制得1μm粒径的粉末；
步骤4，一步法原位生成单原子催化剂：将所得的粉末在5％氢氩混合气气氛中400℃的温度条件下加热处理2h，冷却到室温，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为100r/min，研磨，所得催化剂的粒径为1μm，所制得的催化剂含有的过渡金属以单原子的形式固定在载体上。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于：过渡金属为Fe，过渡金属与载体的摩尔比为1:20。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于：过渡金属为Fe，过渡金属与载体的摩尔比为1:150。
实施例7
实施例7与实施例2的区别在于：过渡金属为Mn，过渡金属与载体的摩尔比为1:20。
实施例8
实施例8与实施例2的区别在于：过渡金属为Mn，过渡金属与载体的摩尔比为1:150。
实施例9
实施例9与实施例3的区别在于：过渡金属为Ag，过渡金属与载体的摩尔比为1:20。
实施例10
实施例10与实施例3的区别在于：过渡金属为Ag，过渡金属与载体的摩尔比为1:100。
实施例11
实施例11与实施例1的区别在于：过渡金属为Fe：Ag，过渡金属与载体的摩尔比为1:100，Fe：Ag摩尔比为80:0.50。
实施例12
实施例12与实施例1的区别在于：过渡金属为Fe：Mn，过渡金属与载体的摩尔比为1:100，Fe：Mn摩尔比为80:50。
实施例13
实施例13与实施例1的区别在于：过渡金属为Ag：Mn，过渡金属与载体的摩尔比为1:100，Ag：Mn摩尔比为0.50:50。
实施例14
实施例14与实施例1的区别在于：过渡金属为Ag：Mn：Fe，过渡金属与载体的摩尔比为1:150，Ag：Mn：Fe摩尔比为0.5:50:80。
对比例
对比例1
一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，多孔纳米磷酸锆前驱体制备：将摩尔比为2:3:2的1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴、硝酸锆、水搅拌30min，混合均匀制得混合液A；
步骤2，混合液A置于聚四氟乙烯为内胆的不锈钢反应釜中150℃反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得固体产物分别用乙醇和水洗涤3次，100℃真空干燥4h，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为500r/min，制得1μm粒径的粉末；
步骤3，将所得的粉末在5％氢氩混合气气氛中400℃的温度条件下加热处理2h，冷却到室温，使用行星球磨机，行星球磨机的罐体为氧化锆球磨罐，磨球为氧化锆，球磨速度为500r/min，研磨40min，即得所需的多孔纳米磷酸锆。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于：过渡金属为Fe，过渡金属与载体的摩尔比为1:15。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于：过渡金属为Fe，过渡金属与载体的摩尔比为1:210。
对比例4
对比例4与实施例2的区别在于：过渡金属为Mn，过渡金属与载体的摩尔比为1:15。
对比例5
对比例5与实施例2的区别在于：过渡金属为Mn，过渡金属与载体的摩尔比为1:210。
对比例6
对比例6与实施例3的区别在于：过渡金属为Ag，过渡金属与载体的摩尔比为1:15。
对比例7
对比例7与实施例3的区别在于：过渡金属为Ag，过渡金属与载体的摩尔比为1:210。
对比例8
对比例8与与实施例1的区别在于：过渡金属为Fe：Ag，过渡金属与载体的摩尔比为1:210，Fe：Ag摩尔比为80:0.50。
对比例9
对比例9与与实施例1的区别在于：过渡金属为Fe：Mn，过渡金属与载体的摩尔比为1:210，Fe：Mn摩尔比为80:50。
对比例10
对比例10与与实施例1的区别在于：过渡金属为Ag：Mn，过渡金属与载体的摩尔比为1:210，Ag：Mn摩尔比为0.50:50。
对比例11
对比例11与与实施例1的区别在于：过渡金属为Ag：Mn：Fe，过渡金属与载体的摩尔比为1:210，Ag：Mn：Fe摩尔比为0.5:50:80。
性能检测试验
除醛性能测试：
1.检测标准
QB/T 2761-2006室内空气净化产品净化效果测定方法。
2.检测设备
试验舱(1.5m3)、空气采样器(2020)、紫外可见分光光度计(752N)。
3.试验步骤
步骤1，将产品搅拌均匀后，按照产品的理论涂刷量，用均匀喷涂方法涂刷到四块500mm×500mm玻璃板(厚度4mm-6mm)的一个表面，在实验环境中干燥24h后进行试验。
步骤2，将缠有5层纱布的2根玻璃棒分别直立放入2个500mL试剂瓶中，分别装入200mL的污染物(甲醛0.2％)，贴上标记A1、B1。待纱布完全湿润后，即可投入使用。
步骤3，将空白玻璃板和制备好的试验样板分别放入空白试验舱A和样品试验舱B中，每个舱内放置四块板于样品架上，样板涂刷样品的一面朝向舱中心放置。
步骤4，把释放源A1和B1分别放入空白试验舱A和样品试验舱B中，立即关闭舱门。
步骤5，开启A舱和B舱内的风扇，搅拌1min后关闭风扇，采样测定空白舱A的初始污染物浓度。
步骤5，无需光源，在室内常温常压条件下，24h后，分别对A舱和B舱进行采集样品测试分析，浓度分别记为CA和CB。
按照以下公式计算甲醛去除率：
X＝(CA－CB)/CA×100％，
式中：
X——甲醛去除率，％；
CA——空白舱24h后甲醛浓度。
CB——样品舱24h后甲醛浓度。
检测方法/试验方法
表1是实施例1-14与对比例1-11的除甲醛性能测试
结合实施例1-14和对比例1-11并结合表1可以看出，高效除甲醛的单原子催化剂在室内条件下，对甲醛的去除率都在99％以上，表明了本申请中制备的一系列除甲醛单原子催化剂拥有优异的除甲醛性能。
结合实施例1-14和对比例1-11并结合表1可以看出，过渡金属与载体的摩尔比为1:20-1:150时，对甲醛的去除率都在99％以上，且在保证高效除甲醛的效果的前提下，可降低生产成本和生产难度。
持久除醛性能测试：
实验步骤和除醛性能测试一样，将测试时间延长15天，挑选出实施例1和空白进行测试，每天分别记录1h后和24h的甲醛浓度，并且每24h添加一次甲醛液。
表2是实施例1-4与对比例1的持久除醛性能测试参数
注：上述数据的单位为：mg/m3，甲醛浓度的国家标准线为低于0.08mg/m3。
表3是实施例5-8与对比例2-5的持久除醛性能测试参数
注：上述数据的单位为：mg/m3，甲醛浓度的国家标准线为低于0.08mg/m3。
表4是实施例9-12与对比例6-9的持久除醛性能测试参数
注：上述数据的单位为：mg/m3，甲醛浓度的国家标准线为低于0.08mg/m3。
表5是实施例13-14与对比例10-11的持久除醛性能测试参数
| 实施例13 | 实施例14 | 对比例10 | 对比例11 | |
| 第1天1h | 1.88 | 1.95 | 1.80 | 1.92 |
| 第1天24h | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| 第2天1h | 1.89 | 1.96 | 1.82 | 1.93 |
| 第2天24h | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| 第3天1h | 1.90 | 1.97 | 1.85 | 1.95 |
| 第3天24h | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| 第4天1h | 1.92 | 1.98 | 1.93 | 1.99 |
| 第4天24h | 0.02 | 0.03 | 0.02 | 0.02 |
| 第5天1h | 1.95 | 1.98 | 1.95 | 2.01 |
| 第5天24h | 0.02 | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
| 第6天1h | 1.98 | 1.99 | 1.98 | 2.03 |
| 第6天24h | 0.03 | 0.04 | 0.03 | 0.03 |
| 第7天1h | 2.00 | 2.00 | 2.02 | 2.06 |
| 第7天24h | 0.03 | 0.04 | 0.04 | 0.03 |
| 第8天1h | 2.03 | 2.04 | 2.05 | 2.08 |
| 第8天24h | 0.04 | 0.05 | 0.05 | 0.04 |
| 第9天1h | 2.06 | 2.06 | 2.09 | 2.11 |
| 第9天24h | 0.04 | 0.05 | 0.06 | 0.05 |
| 第10天1h | 2.08 | 2.07 | 2.11 | 2.13 |
| 第10天24h | 0.04 | 0.05 | 0.06 | 0.05 |
| 第11天1h | 2.11 | 2.12 | 2.13 | 2.15 |
| 第11天24h | 0.04 | 0.05 | 0.06 | 0.05 |
| 第12天1h | 2.16 | 2.13 | 2.19 | 2.19 |
| 第12天24h | 0.04 | 0.06 | 0.07 | 0.05 |
| 第13天1h | 2.13 | 2.16 | 2.24 | 2.22 |
| 第13天24h | 0.05 | 0.06 | 0.08 | 0.07 |
| 第14天1h | 2.15 | 2.18 | 2.29 | 2.27 |
| 第14天24h | 0.05 | 0.07 | 0.08 | 0.08 |
| 第15天1h | 2.18 | 2.24 | 2.34 | 2.35 |
| 第15天24h | 0.06 | 0.07 | 0.09 | 0.09 |
注：上述数据的单位为：mg/m3，甲醛浓度的国家标准线为低于0.08mg/m3。
结合实施例1-14和对比例1-11并结合表2-5和图2可以看出，除甲醛的单原子催化剂在室内条件下，持续测试15天，除甲醛的单原子催化剂都能将甲醛降到0.08mg/m3及其以下，且没有任何二次释放甲醛。
结合实施例1-14和对比例1-11并结合表2-5和图2可以看出，过渡金属与载体的摩尔比为1:20-1:150时，对甲醛的去除率都在99％以上，且在保证高效除甲醛的效果的前提下，可降低生产成本和生产难度。
综上所述，本申请的单原子催化剂无需其他辅助条件，在室内环境下，载体的多孔结构可高效吸附空气中的甲醛，并被固定在多孔结构内部的高活性金属单原子完全催化氧化分解成二氧化碳和水，从而彻底去除甲醛。本申请的除甲醛单原子催化剂结构稳定，自身不消耗，可以长期重复使用，对环境无任何污染，是一种非常有效的除甲醛材料。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂，其特征在于：所述单原子催化剂是由包括以下原料制备而成：载体和过渡金属；所述载体为多孔纳米磷酸锆；所述过渡金属为Fe、Mn、Ag中的一种或多种；所述过渡金属以单原子的形式原位封装在载体上；所述催化剂中含有的过渡金属和载体摩尔比为1:20～1:150；所述用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一,多孔纳米磷酸锆前驱体制备：将摩尔比为2:3:2的1-（2-胺乙基）-3-（2-二乙氧基磷酸基）乙基咪唑溴、硝酸锆、水搅拌20-60min，混合均匀制得混合液A；
所述步骤一中的1-（2-胺乙基）-3-（2-二乙氧基磷酸基）乙基咪唑溴的制备方法为：摩尔比为1：3的1-(2-胺乙基)咪唑氢溴酸盐与溴乙基磷酸二乙酯以甲醇为溶剂，在85.0～92.0℃回流搅拌34～42h；反应结束后，冷却至室温，旋蒸除去溶剂，得到粘稠液体，将此液体溶于水，加入等摩尔的氢氧化钠，常温下搅拌1～2h，旋蒸除去水，并滤去固体溴化钠，真空干燥，得到离子液体1-(2-胺乙基) -3-(2-二乙氧基磷酸基)乙基咪唑溴；
步骤二，过渡金属单原子前驱体制备；
步骤三，原位共沉淀合成除甲醛单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:20-1:150，按比例将步骤一中的多孔纳米磷酸锆前驱体加入步骤二中的过渡金属单原子前驱体中，在室温下进行10～16h搅拌混合，在150℃下，反应18-30h，反应结束后，冷却至室温，10000～12500r/min离心3-6分钟，取得的固体产物分别用乙醇和水洗涤多次，100℃真空干燥3～6h，研磨，制得粉末；
步骤四，一步法原位生成单原子催化剂：将所得的粉末进行加热处理、冷却后研磨制得所需的催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二，过渡金属单原子前驱体制备：将10～40ml的5%氨水溶液滴加入5～200g/L的硝酸盐溶液搅拌2～5h，随后在20～40min内升温至60℃继续搅拌2～4h，随后冷却至室温，制得混合液B。
3.根据权利要求1所述的一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二，过渡金属单原子前驱体制备：将40ml的5%氨水溶液以100μL/秒的速度滴加入200g/L的硝酸铁溶液搅拌2～5h，随后在20～40min内升温至60℃继续搅拌2～4h，随后冷却至室温，制得混合液B。
4.根据权利要求1所述的一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤三，原位共沉淀合成除甲醛单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:50，按比例将步骤一中的多孔纳米磷酸锆前驱体加入步骤二中的过渡金属单原子前驱体中，在室温下进行10～16h搅拌混合，在150℃下反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得的固体产物分别用乙醇和水洗涤至少3次，100℃真空干燥4h，研磨，制得粉末。
5.根据权利要求4所述的一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤三，原位共沉淀合成除甲醛单原子催化剂前驱体：过渡金属与载体的摩尔比为1:50，按比例步骤一中的多孔纳米磷酸锆前驱体加入步骤二中的过渡金属单原子前驱体中，置于聚四氟乙烯为内胆的不锈钢反应釜中，在室温下进行10～16h搅拌混合，在150℃下反应24h，反应结束后，冷却至室温，11000r/min离心4分钟，取得的固体产物分别用乙醇和水洗涤至少3次，100℃真空干燥4h，研磨，制得粉末。
6.根据权利要求4所述的一种用于除甲醛的多孔磷酸锆基单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤四：一步法原位生成除甲醛单原子催化剂：将步骤三中所得的粉末置于5%氢氩混合气的气氛中，400℃的温度条件下加热处理2～4h，冷却到室温，研磨，得目标产物。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101624183A (zh) * | 2009-07-21 | 2010-01-13 | 华东师范大学 | 一种用离子液体杂化合成纳米多孔磷酸锆的方法 |
| CN102180455A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-09-14 | 大连交通大学 | 磷酸锆钠粉体制备方法 |
| CN103143243A (zh) * | 2012-12-02 | 2013-06-12 | 上海馨来建筑装饰设计有限公司 | 新装修房间的甲醛去除方法 |
| CN106311317A (zh) * | 2015-07-02 | 2017-01-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种催化剂及由合成气一步法直接制备低碳烯烃的方法 |
| CN110560051A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-13 | 塞文科技(上海)有限公司 | 一种二氧化钛修饰的活性炭负载银单原子催化剂及其在氧化甲醛中的应用 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101624183A (zh) * | 2009-07-21 | 2010-01-13 | 华东师范大学 | 一种用离子液体杂化合成纳米多孔磷酸锆的方法 |
| CN102180455A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-09-14 | 大连交通大学 | 磷酸锆钠粉体制备方法 |
| CN103143243A (zh) * | 2012-12-02 | 2013-06-12 | 上海馨来建筑装饰设计有限公司 | 新装修房间的甲醛去除方法 |
| CN106311317A (zh) * | 2015-07-02 | 2017-01-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种催化剂及由合成气一步法直接制备低碳烯烃的方法 |
| CN110560051A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-13 | 塞文科技(上海)有限公司 | 一种二氧化钛修饰的活性炭负载银单原子催化剂及其在氧化甲醛中的应用 |
| CN111097287A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-05 | 绍兴市上虞区理工高等研究院 | 二氧化氯空气净化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| "纳米催化材料的有序组装设计与应用";任楠;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》;20071115(第05期);全文 * |
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