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甲醛(HCHO)是室内空气中最主要的气体污染物之一,具有较高的毒性,短期内接触会出现眼睛刺痛、鼻刺痛、咽喉痛的症状;长期处在甲醛环境中会引起慢性中毒、神经系统损害、染色体突变、癌变等问题,已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。我国室内甲醛浓度超标严重,尤其在新装修房屋内,甲醛浓度超标可达20倍。催化氧化降解甲醛是解决室内甲醛污染的有效手段,但催化剂的高昂成本极大地限制了其实际应用。基于此,人们迫切需要一种可在室内环境下高效降解甲醛的低成本催化剂。
北京理工大学化学与化工学院王博教授课题组基于MOF缺陷工程,以BIT-72作为载体,设计制备了一种独特的铂氧化物纳米簇催化剂(PtOx@BIT-72-DE),铂含量仅0.015 wt%,具有优秀的甲醛降解活性和稳定性,甲醛降解速率可达446 mmol HCHO·gPt-1·h-1,且经过200小时的连续反应后,催化活性无下降,同时成本仅0.0769 $ g-1,极具商业应用价值。 通过对催化剂结构的表征证明缺陷MOF(BIT-72-DE)中暴露的部分铝不饱和配位点诱导形成了独特的高活性PtOx催化中心。与无缺陷的BIT-72作为载体构筑的催化剂不同,该PtOx催化中心仅由Pt-O键构成,相较于传统的铂催化剂,PtOx表面氧吸附及解离活性更高,更有助于甲醛降解反应的进行。 该团队进一步通过热压法将PtOx@BIT-72-DE催化剂热压到无纺布上,制备了一种具有甲醛降解功能的MOFilter过滤膜,在模拟空气净化器的工作条件下,实现了对于室内甲醛的长效催化降解,在200小时的使用过程中保持了100%的甲醛降解率,并且没有出现性能衰减。 论文信息 Low Loading and High Activity of Platinum Oxide Nanoclusters Formed by Defect Engineering of a Metal-Organic Framework for Formaldehyde Degradation Lantian Ren, Prof. Dr. Qinglang Ma, Prof. Dr. Anxiang Yin, Prof. Dr. Xiao Feng, Prof. Dr. Teng Zhang, Prof. Dr. Bo Wang ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202201324

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