铂催化甲醛氧化的原位漫反射红外光谱分析图
甲醛毒性很高,在我国有毒化学品优先控制名单中高居第二位, 已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸物质. 室内甲醛主要来源于装修所用的人造板材、内墙涂料和地毯等. 催化氧化技术在较低温度下能将甲醛氧化为无毒的CO2和H2O, 因而成为最有应用前景的甲醛净化技术. 人们一直致力于开发在温和条件下能将甲醛完全氧化为CO2和H2O的催化剂. 但目前报道的大多数催化剂要达到对甲醛的完全催化氧化几乎都需要较高的反应温度, 因而都需要额外的加热装置, 其运行费用较高，工作条件较为苛刻, 不适于一般家庭室内空气污染治理. 此外, 还存在催化剂易失活和氧化活性较差等问题.
近年来, Zhang等采用Pt/TiO2催化剂在常温下进行甲醛催化氧化脱除, 发现甲醛可完全氧化为CO2和H2O. 中山大学化学与化学工程学院何运兵等人也曾采用 Pt/TiO2 催化剂对甲醛进行氧化脱除, 发现该催化剂具有较高的催化活性, 在室温条件下能将甲醛氧化为CO2和H2O，但是该催化剂存在失活现象。采用原位漫反射红外光谱(DRIFTS)对催化剂上的吸附和反应进行实时监测, 可很方便地考察吸附形态和吸附量随时间和温度的变化, 对反应的各个基元过程进行追踪. 通过改变温度可观察各基元反应的引发温度, 监测反应物种和产物物种量的变化以及中间物种的出现与消失. 因此, DRIFTS在催化研究中得到越来越广泛的应用。
近期他们针对目前甲醛催化氧化反应中遇到的问题，采用原位漫反射红外光谱研究了温和条件下1%Pt/TiO2催化剂上甲醛的吸附和氧化反应, 并对催化剂的失活进行了分析.结果表明, Pt/TiO2催化剂在室温条件下即可将甲醛氧化成H2O和CO2, 100℃以下甲酸根的分解为决速步骤, 低温下催化剂失活是由于表面未能及时分解的甲酸根占据了催化剂的活性位, 升温至 100℃即可将甲酸根完全分解并恢复催化剂的活性.