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ChemSusChem:MOF缺陷工程制備低負載、高活性氧化鉑納米團簇用于高效穩(wěn)定降解甲醛

甲醛(HCHO)是室內空氣中最主要的氣體污染物之一,具有較高的毒性,短期內接觸會出現(xiàn)眼睛刺痛、鼻刺痛、咽喉痛的癥狀;長期處在甲醛環(huán)境中會引起慢性中毒、神經系統(tǒng)損害、染色體突變、癌變等問題,已經被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質。我國室內甲醛濃度超標嚴重,尤其在新裝修房屋內,甲醛濃度超標可達20倍。催化氧化降解甲醛是解決室內甲醛污染的有效手段,但催化劑的高昂成本極大地限制了其實際應用?;诖?,人們迫切需要一種可在室內環(huán)境下高效降解甲醛的低成本催化劑。



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北京理工大學化學與化工學院王博教授課題組基于MOF缺陷工程,以BIT-72作為載體,設計制備了一種獨特的鉑氧化物納米簇催化劑(PtOx@BIT-72-DE),鉑含量僅0.015 wt%,具有優(yōu)秀的甲醛降解活性和穩(wěn)定性,甲醛降解速率可達446 mmol HCHO·gPt-1·h-1,且經過200小時的連續(xù)反應后,催化活性無下降,同時成本僅0.0769 $ g-1,極具商業(yè)應用價值。

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通過對催化劑結構的表征證明缺陷MOF(BIT-72-DE)中暴露的部分鋁不飽和配位點誘導形成了獨特的高活性PtOx催化中心。與無缺陷的BIT-72作為載體構筑的催化劑不同,該PtOx催化中心僅由Pt-O鍵構成,相較于傳統(tǒng)的鉑催化劑,PtOx表面氧吸附及解離活性更高,更有助于甲醛降解反應的進行。

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該團隊進一步通過熱壓法將PtOx@BIT-72-DE催化劑熱壓到無紡布上,制備了一種具有甲醛降解功能的MOFilter過濾膜,在模擬空氣凈化器的工作條件下,實現(xiàn)了對于室內甲醛的長效催化降解,在200小時的使用過程中保持了100%的甲醛降解率,并且沒有出現(xiàn)性能衰減。

文信息

Low Loading and High Activity of Platinum Oxide Nanoclusters Formed by Defect Engineering of a Metal-Organic Framework for Formaldehyde Degradation

Lantian Ren, Prof.?Dr. Qinglang Ma, Prof.?Dr. Anxiang Yin, Prof.?Dr. Xiao Feng, Prof.?Dr. Teng Zhang, Prof.?Dr. Bo Wang


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202201324




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