抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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ホルムアルデヒドは主要な室内空気汚染物質であり、気相におけるホルムアルデヒドの除去技術は重要な意義がある。一般的なホルムアルデヒド除去技術は主に物理と化学吸着、光触媒分解と熱触媒酸化を含み、その中で常温で行う触媒酸化は最も発展と実用的な将来性がある。室温でのホルムアルデヒドの完全な酸化を触媒する触媒は一般的に白金(Pt),パラジウム,金,銀などのように担持されていることが知られている。高い活性を有する成分を選択することによって,貴金属の分散性を強化し,貴金属-担体相互作用を強化し,担体のホルムアルデヒドの親和性を増加させることによって,ホルムアルデヒドの分解活性を向上させることができた。これらの方法は,主に触媒の化学的性質の改良に焦点を当てた。他方では,触媒の微細構造と物質移動速度は,見かけの触媒反応速度に重要な影響を及ぼす。近年の研究によると、分級構造は反応物の材料細孔中の拡散移動に有利であり、触媒活性を大幅に向上させることができる。そのため、著者らは分級構造を有する花状スズ酸化物(SnOx)担持Ptナノ粒子を調製し、室温でのホルムアルデヒド分解の性能を研究した。花状SnOxは,フッ化スズと尿素を原料として,水熱法によって調製した。Pt/SnOx触媒を,含浸法と水素化ホウ素ナトリウム還元法により調製した。 Pt/SnOx触媒により,PtとPtの接触還元により調製した。また、SnOxに対してボールミル処理を行い、それらの分級構造を破壊し、g-SnOx及びPt/g-SnOxを対照として作製した。電界放出型走査電子顕微鏡観察により,調製したスズ酸化物は,階層構造を持つ花状ミクロスフェアであり,直径は約1?であることが分かった。X線回折(XRD)スペクトルにより,厚さが約20nmの花弁状ナノフレークが,正方晶酸化スズ(SnO,JCPDS 06-0395)に対応していることを示した。しかし,正方晶系ルチル相酸化スズ(SnO2,JCPDS 41-1445)の弱い特性ピークが観察された。高分解能透過型電子顕微鏡(HRTEM)により,正方晶SnOの格子縞のみが観察された。X線光電子分光法(XPS)の結果によると、花状スズ酸化物の表面で、スズ元素の酸化状態は正の四価である。以上の結果は,以下のことを示した。調製したスズ酸化物は主にSnOで,表面は空気により酸化され,少量のSnO2を含む。Pt/SnOx触媒を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し,直径2~3nmのPtナノ粒子がSnOxナノ粒子の表面に高度に分散していることを示した。XPS結果により、ナノ粒子中のPtの価状態は0価で、HRTEM観測結果と一致することが明らかになった。ホルムアルデヒド分解テストは静的試験システムを採用し、体積6Lのテストボックスに一定濃度のホルムアルデヒドを加えた後に反応を開始し、ホルムアルデヒド、二酸化炭素(CO2)と一酸化炭素(CO)濃度の経時変化を監視した。結果により、花状SnOxは室温でホルムアルデヒドの酸化活性を持たないが、吸着作用により少量のホルムアルデヒドを除去できることが分かった。しかし,0価金属Ptナノ粒子を負荷した後に,ホルムアルデヒドはCO2と水に急速に分解し,COは生成しなかった。初期濃度170ppmの条件下で,1時間の反応後に,ホルムアルデヒドの除去率は87%で,Pt/SnOx触媒の高い活性は,金属状態のPtがホルムアルデヒドの酸化に対する活性成分であることを示した。ボールミル処理によって調製したPt/g-SnOxの触媒活性は,階層構造を有するPt/SnOxのものよりはるかに低かった。後者の二次反応速度定数は前者の5.6倍であり、分級構造はホルムアルデヒドの触媒酸化分解を有効に加速できることが証明された。本研究結果は室内ホルムアルデヒド材料の効率的分解の設計、製造に対して指導的な新しい考え方を提供した。Data from the ScienceChina, LCAS. Translated by JST【JST・京大機械翻訳】
