單原子銀催化劑可去除甲醛

復旦大學環(huán)境系唐幸福課題組最近成功研制出一種單原子銀催化劑，在低溫下就能將甲醛分解成二氧化碳和水。相關研究成果近日在線發(fā)表于國際知名學術雜志《應用化學》期刊。

甲醛是一種高毒性的物質，國際癌癥研究機構和世界衛(wèi)生組織都把甲醛界定為一種致癌物質。

目前，市場上除甲醛的產品五花八門。利用化學試劑中和甲醛，存在產物不確定的問題，如噴霧式的除甲醛劑（液）在使用過程中可能會沉積在空氣中的PM2.5上進入人體肺部，也可能導致PM2.5增多造成二次污染。

催化法去除甲醛是一種高效綠色環(huán)保的方法，但催化劑的選取是一道難題。

為合成單原子銀催化劑，在唐幸福的指導下，研究生黃志偉和本科生胡萍萍等對載體及合成策略進行了優(yōu)化設計。直接制備單原子非常困難，因為單原子在室溫下過于活潑而傾向于團聚。因此，課題組先在過渡態(tài)金屬氧化物二氧化錳的表面均勻負載上2至3納米的銀納米顆粒，然后讓樣品經過氣氛馬弗爐程序升溫焙燒。在一定溫度下，銀納米顆粒會自發(fā)分散開來，而在后續(xù)的冷卻過程中會被載體的孔道結構捕獲。

從原位X射線衍射及X射線精修吸收譜可以清楚地觀察到，在一定的氣氛及溫度處理下，銀原子開始擺脫納米銀顆粒晶格的束縛，在載體表面游走，最終被鑲嵌在化學勢更低的端口上，從而得到銀單原子分散的催化劑。

單原子銀催化劑由單個原子銀活性中心組成。唐幸福介紹說，就是在這表面單原子銀活性中心上，甲醛分子和催化劑內的氧化劑發(fā)生反應，產生二氧化碳和水；而空氣中的氧氣在催化劑的作用下，馬上填補氧化劑的空缺，完成催化劑去除甲醛的反應循環(huán)，使這種催化劑的催化活性大大提高。實驗證明，其催化活性是傳統(tǒng)負載型納米金屬催化劑的7至8倍，是傳統(tǒng)去甲醛方法的30倍左右。

關于實際使用效果，唐幸福給出了一個數據：“在甲醛濃度高出國家標準上千倍時，單原子銀催化劑的催化率仍能接近100%，催化劑的壽命為3到4年?！倍耶敶呋瘎┦Щ詈螅€可以經過一系列處理再生，符合綠色循環(huán)經濟理念。

唐幸福透露，他們正計劃和有關廠家溝通，嘗試能否將催化劑直接加入板材中，從源頭上消滅甲醛。

來源：《應用化學》作者：唐幸福

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