城市环境所在室温催化降解甲醛研究中取得进展
- 2020/9/25 14:48:57 21212
- 来源：城市环境所
【仪表网 仪表研发】人类健康与室内环境质量密切相关。甲醛(HCHO)是室内的主要污染物之一，释放时间长达3至15年。开发高效的净化室内甲醛技术，有助于创造健康的居住环境。另外，甲醛超标问题一直是广大群众关心的问题，此类新闻更是层出不穷。家是人们的依靠和归宿，家中的空气质量直接影响到人们的身体健康，所以甲醛超标是警戒线，不能超越。
甲醛是一种无色有刺激性气体，又称蚁醛。虽然无色，但对人眼、鼻等有刺激作用。易溶于水和乙醇。具有还原性，尤其是在碱性溶液中，还原能力更强。能燃烧，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限7%-73%(体积)。2017年10月27日，世界卫生组织癌症研究机构公布的致癌物清单中，将甲醛放在一类致癌物列表中。2019年7月23日，甲醛被列入有毒有害水污染物名录(第一批)。
近年来各地都提倡多与自然接触，多呼吸室外的新鲜空气，其中一部分原因就是密闭空间极其容易引发甲醛超标的危害，而还有许多人对于甲醛没有一个正确的概念，觉得是危言耸听。且由于经济发展和社会活动等影响，租房一族越来越多，尤其是在北上广一带，所以甲醛问题所造成的危害是我们必须要时刻关注的。
近日，中国科学院城市环境研究所研究员贺泓研究组长期从事室温催化降解甲醛研究，发现表面羟基在甲醛氧化反应过程中具有重要作用。
氧空位是活化水产生表面羟基的重要活性位点，高温还原是产生氧空位的手段之一。贺泓研究组系统研究了高温还原对Pd/TiO2催化剂室温氧化甲醛的影响，证明高温还原可显著提高Pd/TiO2在室温氧化HCHO的能力。表征结果表明，高温还原能诱导更强的金属载体相互作用，有利于活化O2和H2O，产生高活性的氧和羟基物种，可将甲酸盐直接转化为CO2和H2O。
高温处理通常会引起贵金属烧结团聚，但该研究发现高温并未引起Pd颗粒团聚反而促进了Pd的分散，研究推测可能是因为高温还原导致TiO2表面产生氧缺陷并提升Pd纳米颗粒的流动性，Pd粒子在扩散过程中被载体的氧缺陷捕获。相关成果发表在Applied Catalysis B: Environmental和Topics in Catalysts上，助理研究员李要彬为第一作者，贺泓为通讯作者。
为进一步从多角度深入剖析表面缺陷对Pd/TiO2催化剂Pd颗粒分散度的影响以及室温氧化甲醛的构效关系，研究组对载体前进行处理，在TiO2表面构建Ti3+缺陷，在制备过程中利用缺陷锚定Pd离子，从而制备高分散的Pd/TiO2催化剂。表征结果表明，高温还原后TiO2表面产生Ti3+缺陷，进而增强金属-载体相互作用稳定Pd粒子。
随着Pd分散度增加，氢溢流作用增强，Pd/TiO2催化剂表面出现更多的氧空位，在Pd与氧空位的协同作用下进一步增加了Pd纳米颗粒周围的电子云密度，Pd活性位点和氧空位位点的活性均得到极大提升。因此，催化剂表面活性氧物种增多，提升了HCHO催化性能。相关成果发表在Applied Catalysis B: Environmental上，博士生王春颖为第一作者，贺泓、李要彬为共同通讯作者。
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