單原子銀催化劑可去除甲醛

復(fù)旦大學(xué)環(huán)境系唐幸福課題組最近成功研制出一種單原子銀催化劑，在低溫下就能將甲醛分解成二氧化碳和水。相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于國(guó)際知名學(xué)術(shù)雜志《應(yīng)用化學(xué)》期刊。

甲醛是一種高毒性的物質(zhì)，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)和世界衛(wèi)生組織都把甲醛界定為一種致癌物質(zhì)。

目前，市場(chǎng)上除甲醛的產(chǎn)品五花八門(mén)。利用化學(xué)試劑中和甲醛，存在產(chǎn)物不確定的問(wèn)題，如噴霧式的除甲醛劑（液）在使用過(guò)程中可能會(huì)沉積在空氣中的PM2.5上進(jìn)入人體肺部，也可能導(dǎo)致PM2.5增多造成二次污染。

催化法去除甲醛是一種高效綠色環(huán)保的方法，但催化劑的選取是一道難題。

為合成單原子銀催化劑，在唐幸福的指導(dǎo)下，研究生黃志偉和本科生胡萍萍等對(duì)載體及合成策略進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。直接制備單原子非常困難，因?yàn)閱卧釉谑覝叵逻^(guò)于活潑而傾向于團(tuán)聚。因此，課題組先在過(guò)渡態(tài)金屬氧化物二氧化錳的表面均勻負(fù)載上2至3納米的銀納米顆粒，然后讓樣品經(jīng)過(guò)氣氛馬弗爐程序升溫焙燒。在一定溫度下，銀納米顆粒會(huì)自發(fā)分散開(kāi)來(lái)，而在后續(xù)的冷卻過(guò)程中會(huì)被載體的孔道結(jié)構(gòu)捕獲。

從原位X射線衍射及X射線精修吸收譜可以清楚地觀察到，在一定的氣氛及溫度處理下，銀原子開(kāi)始擺脫納米銀顆粒晶格的束縛，在載體表面游走，最終被鑲嵌在化學(xué)勢(shì)更低的端口上，從而得到銀單原子分散的催化劑。

單原子銀催化劑由單個(gè)原子銀活性中心組成。唐幸福介紹說(shuō)，就是在這表面單原子銀活性中心上，甲醛分子和催化劑內(nèi)的氧化劑發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳和水；而空氣中的氧氣在催化劑的作用下，馬上填補(bǔ)氧化劑的空缺，完成催化劑去除甲醛的反應(yīng)循環(huán)，使這種催化劑的催化活性大大提高。實(shí)驗(yàn)證明，其催化活性是傳統(tǒng)負(fù)載型納米金屬催化劑的7至8倍，是傳統(tǒng)去甲醛方法的30倍左右。

關(guān)于實(shí)際使用效果，唐幸福給出了一個(gè)數(shù)據(jù)：“在甲醛濃度高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)上千倍時(shí)，單原子銀催化劑的催化率仍能接近100%，催化劑的壽命為3到4年?！倍耶?dāng)催化劑失活后，還可以經(jīng)過(guò)一系列處理再生，符合綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。

唐幸福透露，他們正計(jì)劃和有關(guān)廠家溝通，嘗試能否將催化劑直接加入板材中，從源頭上消滅甲醛。

來(lái)源：《應(yīng)用化學(xué)》作者：唐幸福

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