碱改性铜锰尖晶石室温催化氧化空气中甲醛

作     者：Yongbiao Hua Kumar Vikrant Ki-Hyun Kim Philippe M.Heynderickx Danil W.Boukhvalov Yongbiao Hua;Kumar Vikrant;Ki-Hyun Kim;Philippe M.Heynderickx;Danil W.Boukhvalov

作者机构：汉阳大学土木与环境工程系韩国首尔 根特大学国际校区环境与能源研究中心催化与表征材料工程韩国仁川 根特大学生物科学工程学院绿色化学与技术系比利时根特 京林业大学理学院材料物理与化学研究所江苏南京210037 拉尔联邦大学物理与技术研究所俄罗斯叶卡捷琳堡 

出 版 物：《Chinese Journal of Catalysis》 (催化学报（英文）)

年 卷 期：2024年第60卷第5期

页      面：337-350页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：supported by a grant from the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Science and ICT (MSIT) of the Korean government Korea 

主　　题：甲醛 碱修饰 锰酸铜尖晶石 催化氧化 室内空气 

摘      要：甲醛(FA)作为一种有致癌风险的有害污染物,在室内环境中普遍存在.为了高效去除甲醛,催化氧化技术成为了一种既经济又节能的选择,它不仅能降低材料成本(例如避免使用贵金属),也能在无光和室温的条件下进行.本文制备了一种成本效益高的碱改性锰酸铜尖晶石(CuMn^(2)O_(4))催化剂,并用于甲醛催化氧化反应中.实验结果表明,采用碱(1 mol L^(-1)氢氧化钾)改性的CuMn^(2)O_(4)(1-CuMn^(2)O_(4))作为催化剂,在室温条件下,当甲醛浓度为50 ppm,气体空速为4777 h^(-1)时,甲醛转化率(XFA)达到100%;此外,在甲醛转化率为10%时,其稳态反应速率达到了8.18×10^(-2) mmol g^(-1) h^(-1).原位漫反射红外傅立叶变换光谱结果表明,在催化剂的作用下,甲醛分子经过二氧亚甲基和甲酸酯中间体的转化,最终被氧化为水和二氧化碳.进一步结合密度泛函理论模拟发现,1-CuMn^(2)O_(4)具有较高的催化氧化甲醛性能,可归因于甲醛分子更牢固地吸附在1-CuMn^(2)O_(4)表面,甲醛吸附所需的能量较低,以及最终产物从催化剂表面脱附所需的能量也较低的综合效应.本研究为在无光和室温条件下,高效去除空气中甲醛提供了新型高效、成本效益高且无需贵金属的催化剂,从而为室内空气净化提供了新的科学见解.