一种层状双金属氢氧化物室温催化剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于室温催化剂制备技术领域，公开了一种层状双金属氢氧化物室温催化剂、制备方法及其应用，将含Ni的可溶性盐溶于去离子水中，随后加入含Ti的酸性溶液，再加入尿素，搅拌得到混合液；将混合液倒入三颈烧瓶置于恒温油浴锅中进行反应，得到反应产物；将反应产物洗涤，离心，干燥，制备得到非贵金属NiTi

【技术实现步骤摘要】
一种层状双金属氢氧化物室温催化剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于室温催化剂制备
，尤其涉及一种层状双金属氢氧化物室温催化剂、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]目前，甲醛是一种主要的室内空气污染物，从建筑、家具材料和消费品中释放，可引起眼睛和呼吸道刺激、头痛、肺炎，甚至癌症。催化氧化是去除挥发性有机化合物(VOC)有效的技术，在较低温度下可将VOC氧化为CO2。在Ni、Pd和Al的清洁氧化膜和银
‑
铈复合氧化物催化剂上HCHO完全氧化发生在150℃以上。室内空气净化适合在更低的温度下将HCHO催化氧化。相比传统热催化技术，室温催化氧化技术反应条件温和，不需要额外的能量输入就可将污染物氧化和矿化，被认为是最具发展潜力的甲醛治理技术。
[0003]负载型贵金属催化剂(Pt，Pd，Rh，Au，Ag)或金属氧化物催化剂(Ni，Cu，Cr，Mn)常用于VOCs的催化氧化。负载型贵金属催化剂由于高昂的成本，在市场的推广面临诸多困难。另外，贵金属催化剂易团聚、寿命短等问题也面临重重考验。过渡金属氧化物及其复合物也可用于室温甲醛催化氧化，但也存在催化效率低和稳定性差等问题。层状双金属氢氧化物(Layered double hydroxides，LDH)是一类具有规则八面体结构的二维层状材料，由二价(M
2+
)和三价(M
3+
)的金属阳离子和层间阴离子(An
‑
)组成，其制备简单、功能可调和结构稳定等特性广泛应用于环境和能源领域。但已报道的LDH室温甲醛催化作用中贵金属纳米粒子是催化活性中心，LDH通常仅作为吸附剂通过其表面丰富的羟基捕获甲醛分子，而不能将其完全转化为H2O和CO2。因此，亟需开发一种高效的非贵金属LDH室温催化剂用于HCHO催化氧化更符合市场需求。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005](1)传统的催化剂去除甲醛需要较高的温度和能量，而MgAl
‑
LDH通常作为吸附剂参与室温催化甲醛氧化反应，对甲醛的降解率和矿化率低。
[0006](2)现有的负载型贵金属催化剂的成本昂贵，长时间工作条件下极易出现催化剂团聚从而造成活性降低现象，不利于广泛的市场应用。
[0007](3)传统的MgAl
‑
LDH层状双金属氢氧化物需要在高温高压下合成，操作复杂，反应条件严苛，且层状双金属氢氧化物的表面羟基活化度低，不利于甲醛净化。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种层状双金属氢氧化物室温催化剂、制备方法及其应用，尤其涉及一种非贵金属NiTi
‑
LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂、制备方法及其在甲醛净化中的新应用和新反应机理。
[0009]本专利技术是这样实现的，一种层状双金属氢氧化物室温催化剂的制备方法，层状双金属氢氧化物室温催化剂的制备方法包括：将含Ni的可溶性盐溶于去离子水中，随后加入含Ti的酸性溶液，再加入尿素，搅拌得到混合液；将混合液倒入三颈烧瓶置于恒温油浴锅中
进行反应，得到反应产物；将反应产物洗涤，离心，干燥，制备得到非贵金属NiTi
‑
LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂。
[0010]进一步，层状双金属氢氧化物室温催化剂的制备方法包括以下步骤：
[0011]步骤一，将含Ni可溶性盐溶于三颈烧瓶的去离子水中，剧烈搅拌使得含Ni可溶性盐充分完全溶解形成溶液A，浓度为Ummol/mL；
[0012]步骤二，将含Ti的酸性溶液溶于溶液A中，剧烈搅拌使含Ti的酸性溶液充分完全溶解形成溶液B，浓度为Vmmol/mL；
[0013]步骤三，将Wmmol质量的尿素加入溶液B中，同时进行剧烈搅拌，并将溶液的pH值保持在X，形成反应溶液C；
[0014]步骤四，将混合后的反应溶液C倒入三颈烧瓶并置于Y℃恒温水浴锅反应Zh，反应结束后待降至室温，结束合成过程；
[0015]步骤五，将反应完成后的溶液用去离子水和乙醇多次洗涤离心，将最后一次洗涤后的沉淀干燥后，得到NiTi
‑
LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂。
[0016]进一步，步骤一中的含Ni可溶性盐为硝酸镍、氯化镍或碳酸镍中的任意一种，含Ti的酸性溶液为钛酸四丁酯、四氯化钛或四异丙醇钛中的任意一种溶于硝酸或盐酸中，溶液A的浓度U为0.05、0.1、0.15、0.20或0.25mmol/mL。
[0017]进一步，步骤二中的含Ti的酸性溶液B的浓度V为0.05mmol/mL。
[0018]进一步，步骤三中的W为20、40、80、100或120mmol，X为10。
[0019]进一步，步骤四中的Y为80、100或120℃，Z为5、10、15或20h。
[0020]进一步，步骤五中，将最后一次洗涤后的沉淀放入60℃的烘箱中干燥10h后，得到非贵金属NiTi
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LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述的层状双金属氢氧化物室温催化剂的制备方法制备得到的非贵金属NiTi
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LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂。
[0022]进一步，非贵金属NiTi
‑
LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂以NiTi
‑
LDH纳米颗粒形式存在。
[0023]本专利技术的另一目的在于提供一种所述的非贵金属NiTi
‑
LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂在室温催化以及甲醛净化中的新应用和新反应机理。
[0024]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0025]第一，为了解决传统层状双金属氢氧化物表面羟基活跃度不高、室温催化活性低的问题，本专利技术合成了一种NiTi
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LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂，该层状双金属氢氧化物室温催化剂纳米颗粒的形貌和丰富的表面羟基，增大了催化剂的比表面积，在不引入贵金属的情况下增强了室温催化甲醛净化和矿化的活性。传统的层状双金属氢氧化物需要在高温高压下合成，操作复杂，反应条件严苛。相比而言，本专利技术的NiTi
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LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂通过调控合成条件一步完成，未引入贵金属的物质成本低廉，具有制备方法的指导意义。
[0026]本专利技术通过调控层状双金属氢氧化物中二价和三价金属，以NiTi
‑
LDH纳米颗粒层状双金属氢氧化物为具体实施例，提出简便、有效的方法增强非贵金属层状双金属氢氧化物室温催化剂的表面羟基活跃度以及室温催化甲醛降解、矿化的活性。本专利技术的室温催化
剂是以NiTi
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LDH纳米颗粒形式存在，保护和利用表面丰富的羟基。本专利技术的合成制备方法反应条件温和，且操作简单。
[0027]本专利技术提供的NiTi
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状双金属氢氧化物室温催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，包括：将含Ni的可溶性盐溶于去离子水中，随后加入含Ti的酸性溶液，再加入尿素，搅拌得到混合液；将混合液倒入三颈烧瓶置于恒温油浴锅中进行反应，得到反应产物；将反应产物洗涤，离心，干燥，制备得到非贵金属NiTi
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LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂。2.如权利要求1所述的层状双金属氢氧化物室温催化剂的制备方法，其特征在于，层状双金属氢氧化物室温催化剂的制备方法包括以下步骤：步骤一，将含Ni可溶性盐溶于三颈烧瓶的去离子水中，剧烈搅拌使得含Ni可溶性盐充分完全溶解形成溶液A，浓度为Ummol/mL；步骤二，将含Ti的酸性溶液溶于溶液A中，剧烈搅拌使含Ti的酸性溶液充分完全溶解形成溶液B，浓度为Vmmol/mL；步骤三，将Wmmol质量的尿素加入溶液B中，同时进行剧烈搅拌，并将溶液的pH值保持在X，形成反应溶液C；步骤四，将混合后的反应溶液C倒入三颈烧瓶并置于Y℃恒温水浴锅反应Zh，反应结束后待降至室温，结束合成过程；步骤五，将反应完成后的溶液用去离子水和乙醇多次洗涤离心，将最后一次洗涤后的沉淀干燥后，得到NiTi
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LDH层状双金属氢氧化物室温催化剂。3.如权利要求2所述的层状双金属氢氧化物室温催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中的含Ni可溶性盐为硝酸镍、氯化镍或碳酸镍中的任意一种，含Ti的酸性溶液为钛酸四丁酯、四氯化钛或四异丙醇钛中的任意一种溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈侣存，韦晓东，陈思，邓邦为，李怡招，刘杰，李兵，孙艳娟，董帆，
申请(专利权)人：成都之和环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：