3.5催化剂的程序升温还原实验
为了进一步考察负载Pt后催化剂表面存在的氧物种以及Pt的负载对载体Ti-O键的影响,分别对空白载体TiO2和催化剂1wt%Pt/TiO2进行了程序升温还原(TPR)实验。测试结果如图5所示。
从图中可以看出,纯TiO2载体在540℃附近的一个很宽的还原峰,该峰对应为TiO2的还原峰,与文献报道值为600℃左右稍有出入。若要还原聚合体TiO2中的氧,其还原温度必须高于600℃。而1wt%Pt/TiO2催化剂上,除了纯载体在540℃左右的耗氢峰外,在77℃和353℃附近出现了两个耗氢峰。在77℃处耗氢峰对应于氧化铂PtOx还原为金属Pt所消耗的氢气,而353℃左右的峰属于载体表面氧还原时的氢气消耗峰,这也说明Pt的负载丰富了催化剂表面氧物种,并且减弱了Ti-O键,促进了TiO2表面氧的活性,此即催化剂Pt/TiO2具良好催化活性的另一重要原因。
4.结论
催化剂1wt%Pt/TiO2在温和条件下对甲醛催化氧化反应具有良好的催化效果。对于61.5mg/m3的甲醛气体,在空速为60000h-1的条件下,常温时对甲醛转化率为72%,其完全氧化程度为64.1%;当反应温度升至100℃时,甲醛的转化率高达95%,并且100%转化为无毒的二氧化碳和水,即实现了对甲醛的完全催化氧化。有望通过进一步的研究,实现在更为温和的条件下对空气中微量甲醛的完全催化氧化脱除。为此本文对空气中微量甲醛污染的治理具有一定的参考意义。
活性金属组分Pt在TiO2纳米颗粒上得到了高度分散,此即1wt%Pt/TiO2催化剂表现出良好催化活性原因之一。此外,Pt的负载使得催化剂产生晶格缺陷,致使表面处于相对松弛状态、表面氧空位增加。同时载体TiO2表面氧的还原温度下降了,催化剂表面活性氧更加丰富了。这些都是催化剂Pt/TiO2具良好催化活性的重要原因。
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