編號：NMJS07512
篇名：鈷基水滑石衍生物催化甲醛氧化活性成分的探究
作者：林夢雅 于曉琳 楊雪芹 馬秀云 葛茂發(fā)
關(guān)鍵詞： 甲醛 水滑石衍生物 活性相 鈷氧化物
機構(gòu)： 中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子動態(tài)與穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)國家重點實驗室 中國科學(xué)院大學(xué) 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所
摘要： 甲醛是一種常見的室內(nèi)污染氣體,可對人類健康產(chǎn)生極大危害.如何高效環(huán)保地去除甲醛已成為亟待解決的問題.催化氧化降解法去除甲醛由于其高效、持久、產(chǎn)物清潔環(huán)保而被廣泛研究.催化氧化法要求催化劑在反應(yīng)過程中具有良好的氧化還原特性,因此,一般采用擁有多重價態(tài)的過渡金屬氧化物作為催化劑材料.近年來,鈷氧化物由于擁有多種價態(tài)且來源廣泛,被廣泛用于催化領(lǐng)域.目前已有關(guān)于鈷基氧化物改性方面的研究報道.此外,許多關(guān)于鈷基氧化物活性機理的研究也開展.這些研究對新催化材料的合成具有十分重要的指導(dǎo)意義.本文通過在空氣氛圍和氮氣氛圍中對鈷基水滑石進行煅燒,得到了不同的衍生材料.利用氫氣程序升溫還原、X射線光電子能譜(XPS)、高分辨透射電鏡、掃描電鏡、比表面分析及拉曼光譜等表征手段發(fā)現(xiàn),在氮氣氛圍中煅燒的材料,其表面含有更多的八配位二價鈷以及表面活性氧物種,更有利于在反應(yīng)過程中氧化甲醛分子,并更容易解離空氣中的氧氣分子.此外,還利用原位紅外光譜對反應(yīng)過程進行了表征,由氮氣煅燒得到的鈷基材料在甲醛催化降解過程中遵循M-K機理,甲醛分子首先由表面活性氧物種(O2–, O–)氧化為中間體亞甲二氧基(DOM),之后該中間體轉(zhuǎn)化為甲酸鹽物種,后者進一步分解生成最終產(chǎn)物H2O和CO2.在該過程中,甲酸鹽分解為控速步驟.根據(jù)XPS和拉曼光譜的結(jié)果,氮氣煅燒材料比空氣煅燒材料含有更多的二價鈷,且在甲醛催化降解實驗中,氮氣煅燒材料表現(xiàn)出更好的轉(zhuǎn)化能力.二價鈷通常被認為是惰性的,并不具備催化氧化甲醛的活性.然而在本體系中,氮氣煅燒材料表面含有一種八配位的二價鈷,該配位環(huán)境與傳統(tǒng)的活性三價鈷的配位環(huán)境相同.此外,該二價鈷擁有更高的表面能且更容易與氧氣接觸.另一方面,氮氣煅燒材料表面含有
