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甲醛作为一种常见的室内污染物,其来源十分广泛。长期接触甲醛气体会造成致敏、致畸、致癌效应,严重威胁人们的生命安全,因此通过高效无毒的方式去除甲醛成为亟待解决的问题。在许多脱除甲醛的方法中,催化氧化法是最有效的方法之一,它是通过催化剂的作用使得甲醛被氧化为无毒的二氧化碳和水。目前,甲醛催化氧化的研究重难点在于设计开发在低温下能稳定将甲醛完全氧化的催化剂。在其中,碳基催化剂是该领域中的一个研究重点,碳基材料种类众多、制备方法简单且易于改性,因此本文通过对几种碳基催化剂的研究来考察其对甲醛氧化性能的影响,探讨催化剂的构效关系与甲醛氧化反应的的反应机理。首先合成了以活性炭为载体,贵金属、过渡金属氧化物、贵金属-过渡金属氧化物复合材料为活性组分的催化剂,并考察了不同温度、不同反应条件下甲醛催化氧化的效率。结果显示,将1.5%Pt负载于活性炭可在30℃将100 ppm甲醛完全氧化为二氧化碳和水。但贵金属资源稀缺且价值昂贵,后又通过添加助剂和载体改性的方式在减少催化剂中贵金属使用量的同时进一步提高其催化活性。最终得出添加少量氧化铈后可以使得铂/碳催化剂催化性能明显提升,O2-TPD、In-situ DRIFTS等表征手段表明氧化铈的加入与铂形成一定的协同作用,为催化剂提供更多活性氧,这是有利于甲醛氧化反应的关键因素。在对活性炭载体进行改性探究实验中,通过氨气焙烧方式向催化剂中掺杂氮原子,并结合上一阶段成果制备了 0.7%Pt-0.8%CeO2/NAC(N-doped activated carbon,氮掺杂活性炭),该催化剂可在25℃将100 ppm甲醛完全转化并在长达40 h的长周期实验中保证其催化效果的稳定性,HRTEM、XPS等表征手段证明氮原子与铂之间存在电子迁移作用,氮掺杂碳位点作为铂的锚定位能促进铂的分散,而高分散的金属态铂是该催化剂的活性中心。最后以葡萄糖为碳源通过水热法合成了形貌规整、粒径均匀的碳球,并进一步在其表面包裹了过渡金属氧化物壳层,制备了氧化铈包裹碳球的核壳催化剂。结果发现活性顺序为:Pt/CS@CeO2>Pt/HCS@CeO2>Pt-CeO2/CS>Pt/CS,且0.7%Pt/CS@CeO2 在 25 ℃ 时甲醛氧化的转化率为86.33%,氧化铈均匀的包裹在碳球外表面,可以与铂充分接触,解决了催化剂上负载过量的氧化铈后堵塞载体孔道造成催化活性下降的问题。为了探究此催化剂上甲醛转化的过程,通过In-situ DRIFTS等手段对甲醛氧化反应的机理进行了详细的表征。