催化性的中孔徑多孔奈米複合材料、其製備方法及應用 CATALYTIC MESOPOROUS NANOCOMPOSITE, METHOD FOR MAKING SAME AND APPLICATION THEREOF

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【19】中華民國　　　　　　【12】專利公報　（B）

【11】證書號數：I594794

【45】公告日：中華民國 106 (2017) 年 08 月 11 日

【51】Int. Cl.： B01J23/42 B01J35/10 B82Y30/00

(2006.01) (2006.01) (2011.01)

B01J32/00 B01J37/03 C07C47/04

(2006.01) (2006.01) (2006.01)

發明　　　　　全 16 頁　

【54】名　　稱：催化性的中孔徑多孔奈米複合材料、其製備方法及應用

CATALYTIC MESOPOROUS NANOCOMPOSITE, METHOD FOR MAKING SAME AND APPLICATION THEREOF

【21】申請案號：104102668 【22】申請日：中華民國 104 (2015) 年 01 月 26 日

【11】公開編號：201627068 【43】公開日期：中華民國 105 (2016) 年 08 月 01 日

【72】發明人：今榮東洋子 (JP) IMAE, TOYOKO

【71】申請人：國立臺灣科技大學 NATIONAL TAIWAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

臺北市大安區基隆路 4 段 43 號

【74】代理人：鄭志玲

【56】參考文獻：

TW 201418150A JP 2011-21251A

TW 201444565A JP 2014-198908A 審查人員：林春佳

【57】申請專利範圍

1.　一種催化性的中孔徑多孔奈米複合材料，其包含磷酸鈣(CaP)基質結合鉑(Pt)奈米粒子-包埋的樹枝狀聚合物(DENPtNPs)，其中鉑奈米粒子存在的量以重量計為基於該催化的奈米複合材料的總重的 20%或更高。

2.　如申請專利範圍第 1 項之催化性的中孔徑多孔奈米複合材料，其中鉑奈米粒子存在的量以重量計為基於該催化的奈米複合材料的總重的 55%至 65%。

3.　如申請專利範圍第 1 項之催化性的中孔徑多孔奈米複合材料，其中至少 60%(莫耳百分比)或更高的該 DENPtNPs 被併入該 CaP 基質內。

4.　如申請專利範圍第 1 項之催化性的中孔徑多孔奈米複合材料，其具有一或多個選擇自由下列所組成之群組的結構特徵：(i)比表面積為 62.2m²/g，(ii)孔隙體積為 0.45cm³/g，(iii) 孔徑為 3.60nm，以及(iv)其任意組合。

5.　如申請專利範圍第 1-4 項中任一項之催化性的中孔徑多孔奈米複合材料，其係在酸性環境下以熱液合成法製備。

6.　一種用於製造一催化性的中孔徑多孔奈米複合材料的方法，包含(a)混合該 DENPtNPs 的溶液與磷酸根離子來源以及鈣離子來源以獲得混合溶液，(b)調節該混合溶液以達到酸性 pH 值以產生帶有沈澱的膠狀懸浮液，以及(c)將該膠狀懸浮液降溫。

7.　如申請專利範圍第 6 項之方法，其中該膠狀懸浮液在降溫後進行分離、乾燥或煅燒。

8.　如申請專利範圍第 6 項之方法，其中該混合溶液調整至達到 pH 4.0。

9.　如申請專利範圍第 6 項之方法，其中該磷酸根離子來源係選自由下列所組成之群組：磷酸氫二銨((NH₄)₂HPO₄)、磷酸二氫銨(NH₄H₂PO₄)、磷酸三銨((NH₄)₃PO₄)、磷酸氫二鈉

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(Na₂HPO₄)、磷酸二氫鈉(NaH₂PO₄)、磷酸三鈉(Na₃PO₄)、磷酸氫二鉀(K₂HPO₄)、磷酸二氫鉀(KH₂PO₄)，以及磷酸三鉀(K₃PO₄)或該鈣離子來源係選自由下列所組成之群組：含 4 個結晶水的硝酸鈣(Ca(NO₃)₂．4H₂O)、硝酸鈣(Ca(NO₃)₂)、硫酸鈣(CaSO₄)、含 1/2 個結晶水的硫酸鈣(CaSO₄．1/2H₂O)、含 2 個結晶水的硫酸鈣(CaSO₄．2H₂O)，以及含 2 個結晶水的氯化鈣(CaCl₂．2H₂O)。

10. 如申請專利範圍第 6 項之方法，其中該 DENPtNPs 係在一具有胺端基的樹枝狀聚合物存在允許鉑奈米粒子合成的環境下，透過還原鉑前驅物而製備。

11. 如申請專利範圍第 10 項之方法，其中該磷酸根離子與該樹枝狀聚合物分子的胺端基存在的莫耳比為自 3：1 至 0.3：1。

12. 如申請專利範圍第 6 項之方法，其中該鈣離子與該磷酸根離子存在的莫耳比為自 1：1 至 3：1。

13. 一種用於分解甲醛的方法，其包含在如申請專利範圍第 1-5 項任一項之催化性的中孔徑多孔奈米複合材料存在下，將含有甲醛的樣本進行氧化反應，使該甲醛被分解為二氧化碳及水。

14. 如申請專利範圍第 13 項之方法，其中該氧化反應係在空氣中室溫下進行。

15. 如申請專利範圍第 13 項之方法，其中該催化性的中孔徑多孔奈米複合材料與甲醛存在的重量比為 0.5-4：1。

圖式簡單說明

當與所附之圖式結合時，前述之摘要，以及以下本發明之詳細描述將會更好理解。為了說明本發明之目的，在圖式中所示的具體實施例為目前優選的。然而，應當理解的是，本發明並不限於所示之精確安排與手段。

在圖式中：圖 1 顯示(a)磷酸鈣(CaP)粒子以及(b)本發明之磷酸鈣-樹枝狀聚合物(CaP- DENPtNPs)複合物在不同 pH 之下的穿透式電子顯微鏡(TEM)影像。

圖 2 顯示(A)磷酸鈣(CaP)粒子以及(B)本發明之磷酸鈣-樹枝狀聚合物(CaP-DENPtNPs)複合物在不同 pH 之下的傅立葉轉換紅外線(FTIR)吸收光譜。

圖 3 顯示磷酸鈣(CaP)粒子以及本發明之磷酸鈣-樹枝狀聚合物(CaP-DENPtNPs)複合物在不同 pH 之下的熱重分析(TGA)結果。

圖 4 顯示(A)磷酸鈣(CaP)粒子以及(B)本發明之磷酸鈣-樹枝狀聚合物(CaP-DENPtNPs)複合物在不同 pH 之下的 X 光繞射(XRD)結果。

圖 5 顯示本發明之磷酸鈣-樹枝狀聚合物(CaP-DENPtNPs)複合物在不同 pH 之下的小角度 X 光散射結果。

圖 6 顯示本發明之磷酸鈣-樹枝狀聚合物(CaP-DENPtNPs)複合物在不同 pH 之下的(A)六邊形陣列之幾何與(B)可能之模式。

圖 7 顯示本發明之磷酸鈣-樹枝狀聚合物(CaP-DENPtNPs)複合物在不同 pH 之下的吸收/解吸氮氣(N₂)等溫線。

圖 8 顯示在質量比為催化劑-pH8：甲醛=2：1 下，攪拌與研缽研磨對甲醛分解的影響。

圖 9 顯示(A)催化劑濃度對甲醛分解的影響以及(B)甲醛分解對催化劑-pH8/甲醛的莫耳比之曲線圖。

圖 10 顯示使用催化劑-pHx 為反應溶液在 PO₄^3-：NH₂莫耳比為 1：1、C_o=10ppm 以及在 25℃下，催化劑物種對甲醛分解的影響。

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圖 11 顯示使用催化劑-pHx 為反應溶液在 C_o=10ppm 以及在 25℃下，PO₄^3-：NH₂莫耳比對甲醛分解的影響。

圖 12 顯示使用催化劑-pHx 為反應溶液在 PO₄^3-：NH₂莫耳比為 1：1 以及在 25℃下，初始甲醛濃度對甲醛分解的影響。

圖 13 顯示使用催化劑-pHx 為反應溶液(初始濃度為 10ppm)在 PO₄^3-：NH₂莫耳比為 1：1 以及 C_o=10ppm 下，溫度對甲醛分解的影響。

圖 14 說明甲醛的催化氧化分解機制。

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