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分等级结构对锡氧化物负载Pt室温催化甲醛氧化性能的影响
  • ISSN号:0253-9837
  • 期刊名称:《催化学报》
  • 时间:0
  • 分类:O[理学]
  • 作者机构:[1]武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070, [2]东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013, [3]沙特阿卜杜勒阿齐兹国王大学科学部物理系,沙特阿拉伯吉达21589
  • 相关基金:国家自然科学基金(51320105001,51372190,21573170,51272199,21433007),国家重点基础研究发展计划(973计划,2013CB632402),湖北省自然科学基金(2015CFA001),中央高校基本科研基金(WUT:2015-111-034),武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室创新基金(2015-ZD-1).
中文摘要:

甲醛是主要的室内空气污染物,气相中甲醛去除技术具有重要意义.常用的甲醛去除技术主要包括物理和化学吸附、光催化分解和热催化氧化,其中能在常温下进行的催化氧化最具发展和实用前景.能在室温下高效催化甲醛完全氧化的催化剂一般为负载型贵金属,如铂(Pt)、钯、金、银等.除了选择具有内在高活性的组分,通过提高贵金属分散度,增强贵金属-载体相互作用,增加载体的甲醛亲和性等方法也可提高甲醛催化分解活性.以上方法主要关注催化剂化学性质的改良;另一方面,催化剂的微观几何结构以及传质快慢对表观催化反应速率也有重要影响.近年来研究表明,分等级结构利于反应物在材料孔隙中的扩散输移,可大幅提高催化活性.因此,我们制备了具有分等级结构的花状锡氧化物(SnOx)负载的Pt纳米颗粒,并研究其室温下催化分解甲醛的性能.花状SnOx以氟化亚锡和尿素为原料,通过水热法制备;Pt通过浸渍、硼氢化钠还原法负载,制备Pt/SnOx催化剂.另外,对SnOx进行球磨处理破坏其分等级结构,制备g-SnOx及Pt/g-SnOx作为对照.通过场发射扫描电镜观察,制备的锡氧化物为具有分等级结构的花状微球,直径约1μm,由厚度约20 nm的花瓣状纳米片交错连接而成.X射线衍射(XRD)谱图对应四方相氧化亚锡(SnO,JCPDS 06-0395),但也观察到四方金红石相氧化锡(SnO2,JCPDS 41-1445)的微弱特征峰.高分辨透射电镜(HRTEM)仅观察到四方相SnO的晶格条纹.根据X射线光电子能谱(XPS)结果,在花状锡氧化物的表面,锡元素的氧化态为正四价.综合以上表征结果表明:制备的锡氧化物主体为SnO,由于表面被空气氧化,含有少量SnO2.通过透射电镜观察Pt/SnOX催化剂发现,直径2-3 nm的Pt纳米颗粒高度分散负载于SnOx纳米片表面;XPS结果表明,纳米颗粒中Pt的价态为0价,与HRTEM观测结果一致.甲醛分解测试采

英文摘要:

Flower-like tin oxide-supported platinum(Pt/SnOx) with a hierarchical structure was synthesized by a hydrothermal method and characterized by XRD,SEM,TEM,high resolution TEM,XPS and nitrogen adsorption.The flower-like Pt/SnOx microspheres of 1 μm in diameter were composed of staggered petal-like nanosheets with a thickness of 20 nm.Pt nanoparticles(NPs) of 2-3 nm were well dispersed on the SnOx nanosheets.The catalyst was tested in the catalytic oxidation of gaseous formaldehyde(HCHO) at room temperature,and exhibited enhanced activity compared to Pt NPs supported on commercial SnO and ground SnOx.HCHO removal of 87%was achieved over the hierarchical Pt/SnOx after 1 h of reaction,which was 1.5 times that over the ground SnOx-supported Pt(Pt/g-SnOx),and the high activity was maintained after six recycles,showing the high stability of this catalyst.HCHO decomposition kinetics was modeled as a second order reaction.The reaction rate constant for Pt/SnOx was 5.6 times higher than Pt/g-SnOx.The hierarchical pore structure was beneficial for the diffusion and adsorption of HCHO molecules,and the highly dispersed Pt NPs on the SnOx nanosheets were the active sites for the oxidative decomposition of HCHO into CO2 and H2O.This study provided a promising approach for designing efficient catalysts for indoor HCHO removal at ambient temperature.

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期刊信息
  • 《催化学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院大连化学物理研究所
  • 主编:李灿 张涛
  • 地址:大连市沙河口区中山路457号
  • 邮编:116023
  • 邮箱:chxb@dicp.ac.cn
  • 电话:0411-84379240
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-9837
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1195/O6
  • 邮发代号:8-93
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖,中国科协精品科技期刊示范项目
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19199