【摘 要】
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为践行“绿水青山”的发展理念,提高人民生活的室内环境质量、保障人体健康,本论文尝试用绿色方法和绿色材料解决室内甲醛气体污染问题。室温催化去除甲醛技术能够在无需任何额外能量和装置下,将甲醛分子氧化分解成无害的H2O和CO2而备受研究者们的青睐。在该方法中,催化剂是关键因素。目前常用的高效催化剂主要是负载贵金属型催化剂。这些催化剂由于使用了贵金属而价格高（贵金属含量约1 wt%）,从而限制了其广泛的实
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为践行“绿水青山”的发展理念,提高人民生活的室内环境质量、保障人体健康,本论文尝试用绿色方法和绿色材料解决室内甲醛气体污染问题。室温催化去除甲醛技术能够在无需任何额外能量和装置下,将甲醛分子氧化分解成无害的H2O和CO2而备受研究者们的青睐。在该方法中,催化剂是关键因素。目前常用的高效催化剂主要是负载贵金属型催化剂。这些催化剂由于使用了贵金属而价格高（贵金属含量约1 wt%）,从而限制了其广泛的实际应用。积极发展低含量贵金属或不含贵金属催化剂将对室温催化去除甲醛技术具有重要的推进作用。羟基磷灰石（HAP）是一种广泛存在于动物骨组织中的绿色材料,具有良好的生物相容性、环境友好性、化学稳定性、离子交换性、高吸附性、表面酸碱中心丰富和表面富含羟基等特点,并且其还能通过廉价的原材料人工合成。然而,HAP作为有前途的绿色催化材料,其在室温催化氧化甲醛方面还未见详细报道。在此,本论文对HAP基材料的制备及其在催化剂方面的应用进行了综述。然后,以HAP为基体材料,构建了三种HAP基催化材料,并探讨了其室温催化去除甲醛性能。最后,本文鉴于HAP在催化剂中的作用,对HAP基催化剂的设计进行了展望。本论文主要研究内容与结论如下:（1）Pt/Co3O4@HAP催化剂的制备及其增强的室温催化降解甲醛性能采用两次水热法制备了Co3O4@HAP复合载体,通过浸渍还原法得到了Pt/Co3O4@HAP催化剂。通过调控Co3O4与HAP的比例及负载铂含量,成功获得了0.1 wt%铂含量且具有高催化活性的Pt/Co3O4@HAP催化剂,室温下60min内甲醛去除率为90.5%。分析结果表明,HAP为Pt/Co3O4提供了额外的电子供应,利于Pt纳米颗粒的均匀分散和锚定,从而增强了复合催化剂室温去除甲醛活性。（2）铈改性HAP的制备及其室温催化去除甲醛性能采用一步水热法,制得了Ce取代Ca的Ce-HAP催化剂。研究了Ce/Ca比例对Ce-HAP催化剂在室温下催化氧化甲醛活性的影响。分析结果表明,Ce的取代为HAP提供了Ce3+/Ce4+氧化还原对,同时造成了HAP晶胞畸变而产生更多的氧空位,以及更窄的禁带宽度,这些都有利于样品催化活性的增强。但过量的Ce取代也会抑制HAP表面羟基的形成,不利于样品对气体甲醛的吸附。（3）g-C3N4/HAP的制备及其室温催化降解甲醛性能通过煅烧-超声法制备了水溶性g-C3N4溶液,然后以碳酸钙为模板,加入适量g-C3N4溶液,水热制备了g-C3N4/HAP复合催化剂。研究了水热温度和g-C3N4含量对g-C3N4/HAP复合催化剂室温去除甲醛性能的影响。测试结果发现,g-C3N4/HAP复合材料在室温下对甲醛气体具有较好的去除能力,并且室内能源荧光灯能进一步增强其室温去除甲醛性能。这主要是由于g-C3N4与HAP的紧密接触构建了S型异质结,促使g-C3N4/HAP复合材料对甲醛气体具备更强的催化氧化能力。此外,合适的水热温度,能使HAP具有更大的比表面积及孔体积,从而有利于提高复合催化剂吸附甲醛能力及后续的催化氧化。
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