Design and synthesis of Pt/TiO2 catalyst with abundant surface hydroxyl for formaldehyde oxidation

甲醛 催化作用 化学 化学工程 无机化学 有机化学 工程类
作者
Zhaoyu Zhong,Muhua Chen,Xuelin Huang,Ping Wang
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:487: 137302-137302 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2025.137302
摘要

Catalytic oxidation of formaldehyde (HCHO) is a highly effective method for indoor HCHO removal. However, many aspects of the catalytic mechanism remain unclear, making the optimization of catalysts largely empirical. Herein, we report a coupled experimental and computational study of Pt/TiO2 catalysts, with special focus on the functional roles of surface oxygen vacancies and hydroxyl groups in the catalytic oxidation of HCHO. DFT calculations combined with control experiments revealed that the formation of surface oxygen vacancies on TiO2 and their capability in facilitating H2O dissociation are strongly dependent on the exposed facets. Correlating these facet-dependent properties with the determined activity further indicated that the catalytic performance is directly related to the abundance of surface hydroxyl groups, rather than surface oxygen vacancies as commonly assumed. Guided by these insights, we employed a combination of facet-engineering and alkali metal modification strategies to design a potassium-modified Pt/TiO2 catalyst with predominantly exposed {100} facets (denoted as Pt/TiO2{100}-K). The Pt/TiO2{100}-K catalyst showed an impressively high mass-specific reaction rate of 105.7 μmol gPt-1 s-1, along with fairly good stability and moisture tolerance. Further investigations using in situ DRIFTS coupled with on-line GC provided additional insight into the reaction mechanism of HCHO oxidation over the Pt/TiO2{100}-K catalyst.
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