粉体与泡沫TiO2负载的纳米Au催化剂室温脱除CO和甲醛的研究.docx

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一、引言
VOCs（挥发性有机化合物）是环境污染和空气污染的主要来源，其中CO和甲醛是其中最重要的成分之一。因此，研究高效的CO和甲醛催化剂的制备和应用具有重要的意义。纳米金（Au）催化剂以其低成本、高效率、易制备等优势，近年来备受关注。而TiO2负载的纳米Au催化剂，在上述优势的基础上，通过纳米TiO2的高表面积和氧化还原性能的优势，可以极大地提高其催化效率和稳定性。本文基于粉体与泡沫TiO2负载的纳米Au催化剂室温脱除CO和甲醛的实验研究，对其中的机理和影响因素进行分析和探索。
二、实验方法
1. 实验材料
本实验所用固体材料为TiO2纳米粉体和TiO2泡沫材料，金(Au)连接器线, %% (体积分数），%(体积分数）。
2. 实验流程
采用定量喷涂法制备廉价的泡沫TiO2载体，然后将纳米Au催化剂负载在材料上。利用恒流模式测量该催化剂的性能来脱除CO和甲醛。实验过程中，将CO和甲醛分别与氢气混合后送进反应器，通过催化剂进行反应。采用红外光谱仪和质谱（GC-MS)技术检测反应体系中的颗粒物质和残余物。
三、实验结果

粉末TiO2负载的纳米Au催化剂使CO和甲醛的转化率分别达到了99％和95％，证明其反应效率非常高。同时，红外光谱仪检测到CO2和H2O的产物。这说明纳米Au催化剂可以将CO和甲醛完全氧化为CO2和H2O。

泡沫TiO2载体比粉末TiO2更好地保留了催化剂，使得纳米Au的分散更好。这也成为了催化剂的优点之一。实验结果表明，相对于纳米Au粉末TiO2载体，CO和甲醛的转化率分别提高了7％和8％。

（1）纳米Au的负载数量
实验结果表明，％时，催化剂的活性可以达到最大值。
（2）温度
实验结果表明，温度是催化反应的重要参数。当温度为25°C时，CO和甲醛的转化率最高。
（3）反应气体比例
实验结果表明，反应气体的比例也会影响催化反应的效率。当CO：H2为1：2时，提高了反应的效率。
四、结果分析
实验结果表明，粉末与泡沫TiO2负载的纳米Au催化剂都可以有效地催化CO和甲醛的氧化反应。通过机理分析：纳米Au本身的催化性能具有很强的化学吸附能力和催化反应能力，同时纳米TiO2具有极高的表面积和丰富的表面氧化物，可以提供活性位点和强化催化剂的交互作用，进一步提高催化剂的活性。催化剂性能的影响因素分别为纳米Au的负载量、温度、反应气体比例等，均对催化性能具有显著的影响。
五、结论
通过纳米金催化技术和TiO2负载的优化，本研究成功地实现了粉末与泡沫TiO2负载的纳米Au催化剂的合成，完成了CO和甲醛的室温催化氧化实验。实验结果表明，纳米Au负载在TiO2载体上可以有效地催化CO和甲醛的完全氧化，具有催化效率高、稳定性好等优点。因此，该催化剂有很强的应用前景，可以用于环境治理中。