堿改性銅錳尖晶石室溫催化氧化空氣中甲醛

編號：CYYJ043164

篇名：堿改性銅錳尖晶石室溫催化氧化空氣中甲醛

作者：Yongbiao Hua Kumar Vikrant Ki-Hyun Kim Philippe M.Heynderickx Danil W.Boukhvalov

關(guān)鍵詞： 甲醛 堿修飾 錳酸銅尖晶石 催化氧化 室內(nèi)空氣

機(jī)構(gòu)： 漢陽大學(xué)土木與環(huán)境工程系 根特大學(xué)國際校區(qū)環(huán)境與能源研究中心 根特大學(xué)生物科學(xué)工程學(xué)院綠色化學(xué)與技術(shù)系 京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院 拉爾聯(lián)邦大學(xué)物理與技術(shù)研究所

摘要： 甲醛(FA)作為一種有致癌風(fēng)險(xiǎn)的有害污染物,在室內(nèi)環(huán)境中普遍存在.為了高效去除甲醛,催化氧化技術(shù)成為了一種既經(jīng)濟(jì)又節(jié)能的選擇,它不僅能降低材料成本(例如避免使用貴金屬),也能在無光和室溫的條件下進(jìn)行.本文制備了一種成本效益高的堿改性錳酸銅尖晶石(CuMn2O4)催化劑,并用于甲醛催化氧化反應(yīng)中.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用堿(1 mol L-1氫氧化鉀)改性的CuMn2O4(1-CuMn2O4)作為催化劑,在室溫條件下,當(dāng)甲醛濃度為50 ppm,氣體空速為4777 h-1時(shí),甲醛轉(zhuǎn)化率(XFA)達(dá)到100%;此外,在甲醛轉(zhuǎn)化率為10%時(shí),其穩(wěn)態(tài)反應(yīng)速率達(dá)到了8.18×10-2 mmol g-1 h-1.原位漫反射紅外傅立葉變換光譜結(jié)果表明,在催化劑的作用下,甲醛分子經(jīng)過二氧亞甲基和甲酸酯中間體的轉(zhuǎn)化,最終被氧化為水和二氧化碳.進(jìn)一步結(jié)合密度泛函理論模擬發(fā)現(xiàn),1-CuMn2O4具有較高的催化氧化甲醛性能,可歸因于甲醛分子更牢固地吸附在1-CuMn2O4表面,甲醛吸附所需的能量較低,以及最終產(chǎn)物從催化劑表面脫附所需的能量也較低的綜合效應(yīng).本研究為在無光和室溫條件下,高效去除空氣中甲醛提供了新型高效、成本效益高且無需貴金屬的催化劑,從而為室內(nèi)空氣凈化提供了新的科學(xué)見解.