一種消除甲醛的低溫型催化劑及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種消除甲醛的低溫型催化劑及制備方法，涉及一種常溫下能夠?qū)⑹覂?nèi)甲醛完全催化氧化為水和二氧化碳的物質(zhì)，屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】。該催化劑組成為以氧化鋁等助劑為涂層，Pt、Pd或這兩種貴金屬的任意混合為活性組分的蜂窩陶瓷整體型催化劑，活性組分總含量為0.01～1.0%，涂層總含量為5～20wt％。上述催化劑制備方法，包括載體的處理、漿料制備、漿料涂覆、活性組分負(fù)載與活化。其有益效果在于：具有載體表面積大，粘結(jié)性好，易操作的特點(diǎn)，催化劑活性高，壽命長(zhǎng)，在室溫條件下可將甲醛完全消除。
【專利說明】一種消除甲醛的低溫型催化劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種常溫下能夠?qū)⑹覂?nèi)甲醛完全催化氧化為水和二氧化碳的物質(zhì)，屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種消除甲醛的低溫型催化劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在人們?cè)絹碓街匾暽钯|(zhì)量的今天，室內(nèi)空氣污染控制與治理備受關(guān)注，甲醛作為嚴(yán)重污染物之一，來源廣、釋放期長(zhǎng)，對(duì)人體危害極大，在我國(guó)有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上高居第二位，已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌、致畸形物質(zhì)，長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，鼻咽癌、細(xì)胞核的基因突變、白血病等。消除室內(nèi)甲醛的研究工作已開展了數(shù)年，這些技術(shù)包括活性炭吸附技術(shù)、臭氧氧化凈化技術(shù)、光催化技術(shù)、非熱等離子體空氣凈化技術(shù)以及催化氧化技術(shù)。如上述傳統(tǒng)技術(shù)都存在一些弊端，例如:活性炭吸附技術(shù)，簡(jiǎn)單易行，但選擇性差，再生較為困難，空氣中的水蒸氣對(duì)其吸附性能有很大影響；臭氧氧化技術(shù)因可造成臭氧的二次污染使其應(yīng)用受到一定限制；光催化氧化技術(shù)應(yīng)用較多，如中國(guó)專利00129180.7公布了一種凈化空氣的光催化劑，以氧化鈦粉末為主催化劑，但必須有光照，在濃度較低的時(shí)候需要紫外燈等外接光源，造成使用不便；熱催化氧化分解甲醛的研究頗多，但均需要在遠(yuǎn)高于室溫的操作溫度下進(jìn)行，難以滿足室內(nèi)空氣凈化所需常溫常壓的低耗能要求，近年來大量學(xué)者致力于室溫常壓條件下能夠完全消除甲醛的研究。
[0003]早在1986年有文獻(xiàn)記錄N1、Pd和A1的薄膜上甲醛會(huì)完全分解為二氧化碳和水；以及后期文獻(xiàn)如一種含有活性炭和氧化錳的板狀凈化材料，其能在室溫下將甲醛完全分解，也使金屬能夠完全分解甲醛得到印證，金屬氧化物催化劑在室溫條件下可將甲醛完全氧化為二氧化碳和水，無二次污染，反應(yīng)溫和；操作簡(jiǎn)便，具有很好的發(fā)展前景；然而凈化材料壽命較短是金屬分解甲醛的弊端。
[0004]國(guó)際著名化學(xué)期刊Angewandte Chemie-1nternational Edition(2012，51，9628-9632)中記載:室溫下就能完全催化氧化甲醛到水和二氧化碳的Pt/TiOjt化劑，首次在真正意義上實(shí)現(xiàn)了甲醛室溫非光催化凈化。如中國(guó)專利200410047973.7公布的一種室溫甲醛氧化催化劑，在金屬氧化物載體上負(fù)載有貴金屬組分，能在室溫下將甲醛徹底消除。但由于Pt是重要的催化劑組成成分，不能簡(jiǎn)單去除，因此若使用少量的Pt能達(dá)到消除催化效果，從而降低催化劑成本是需研究的催化劑方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的用于甲醛消除催化劑使用溫度較高、需要特定激發(fā)光源等不足之處，提供一種消除甲醛的低溫型催化劑及制備方法，該催化劑具有良好的催化性能，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明催化劑涂層粘結(jié)性好，比表面大，活性組分易于高度分散，制備工藝簡(jiǎn)單，催化活性高、成本低，操作方便。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述一種消除甲醛的低溫型催化劑，其采用涂有氧化鋁和助劑復(fù)合氧化物的堇青石蜂窩陶瓷作為載體，以Pt、Pd或這兩種貴金屬的任意混合為活性組分。
[0007]本發(fā)明所述一種消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，包括如下步驟:
[0008]一、載體的處理:將載體原料在60~110°C干燥1~6h備用；
[0009]二、漿料的配制:按氧化鋁和硝酸鹽的比例為1~10:1的摩爾比稱取，進(jìn)行充分球磨，球磨時(shí)間為0.5~6h,球磨后加水?dāng)嚢?.5~2h,攪拌速度500~1000r/min,攪拌時(shí)間為0.5~2h ;
[0010]三、漿料涂覆:將經(jīng)過步驟一制備得到的載體備用物料置于步驟二制得的漿料中10~60min后取出，用壓縮空氣吹盡空隙中的液體，在90~150°C干燥3~8h，焙燒3~10h ；
[0011]四、活性組分負(fù)載與活化:將涂覆涂層后的載體浸潰于活性組分中，使得活性組分含量為0.01~1.0%,浸潰5~30min后取出，在90~130°C干燥1~6h，400~600°C溫度范圍焙燒2~10h，200~400°C條件下氫氣氛中還原2~5h，制得產(chǎn)品。
[0012]所述載體原料為堇青石載體。
[0013]所述硝酸鹽為硝酸鋁、硝酸鈰、硝酸鑭或這些硝酸鹽的任意混合，硝酸鈰、硝酸鑭總用量為涂層質(zhì)量的1~30%。
[0014]所述氧化鋁和硝酸鹽的摩爾比為4:1。
[0015]所述活性組分為Pt、Pd或這兩種貴金屬的任意混合。
[0016]所述活性組分總含量為0.01~0.1%，涂層總含量為5~20wt%。
[0017]所述助劑是氧化鋯、氧化鈰、氧化鑭或這些氧化物的任意混合。
[0018]所述催化劑活性實(shí)驗(yàn)在常壓下進(jìn)行，氣體空速為5000~80000h-1，甲醛的入口初始濃度0.1~lOppm，載氣為空氣，甲醛可在室溫下完全凈化，完全轉(zhuǎn)化時(shí)二氧化碳選擇性達(dá) 100%。
[0019]本發(fā)明所述一種消除甲醛的低溫型催化劑及制備方法，其有益效果在于:本發(fā)明的催化劑制備原料易得，使用條件簡(jiǎn)單；能夠有效應(yīng)用于室溫條件下氧化甲醛；該催化劑能夠?qū)⑹覂?nèi)甲醛完全催化氧化為水和二氧化碳；該催化劑的涂層具有優(yōu)異的粘結(jié)性能和高比表面，活性組分易于分散，能夠?qū)⑼扛擦吭黾油繉痈街?qiáng)從而達(dá)到防止涂層脫落及活性組分團(tuán)聚易失活等不足，提高耐磨性能，使用壽命長(zhǎng)，充分體現(xiàn)了低含量高活性的特性。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]實(shí)施例1
[0022]1.取堇青石載體在60°C干燥lh備用；按氧化鋁和硝酸鋁摩爾比為5:1分別稱取氧化鋁粉和硝酸鋁，使得催化劑中氧化鋁含量為5wt%，稱取硝酸鋁質(zhì)量的10%的硝酸鈰，進(jìn)行充分球磨，球磨時(shí)間為0.5h,球磨后加水?dāng)嚢?.5h,攪拌速度500r/min ；
[0023]2.攪拌時(shí)間為0.5h，將干燥好的載體堇青石置于漿料中l(wèi)Omin后取出，用壓縮空氣吹盡空隙中的液體，在90°C干燥3h，焙燒3h，將涂覆涂層后的載體浸潰于氯化鈀溶液中，使得活性金屬在催化劑中的含量為0.01%，浸潰5min后取出，在90°C干燥lh，400°C溫度范圍焙燒2h，200°C條件下氫氣氛中還原2h，制得常溫催化消除室內(nèi)甲醛的催化劑。
[0024]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:催化劑活性實(shí)驗(yàn)在常壓下進(jìn)行，氣體空速為δΟΟΟΙh-1，甲醛的入口初始濃度0.lppm，載氣為空氣，甲醛在室溫下的凈化效率為99.2%，完全轉(zhuǎn)化時(shí)二氧化碳選擇性達(dá) 100%。
[0025]實(shí)施例2
[0026]制備方法同實(shí)施例1，區(qū)別在于稱取硝酸鋁質(zhì)量10%的硝酸鑭。
[0027]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:活性實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，常溫下甲醛消除率99.8%，二氧化碳選擇性100%。
[0028]實(shí)施例3
[0029]制備方法同實(shí)施例1，區(qū)別在于稱取硝酸鋁質(zhì)量10%的硝酸鋯。
[0030]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:活性實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，常溫下甲醛消除率97.6%，二氧化碳選擇性99.5%。
[0031]實(shí)施例4[0032]制備方法同實(shí)施例1，區(qū)別在于稱取硝酸鋁質(zhì)量10%的硝酸鈰和硝酸鋯，其摩爾比例為5:1。
[0033]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:活性實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，常溫下甲醛消除率100%，二氧化碳選擇性100%。
[0034]實(shí)施例5
[0035]制備方法同實(shí)施例1，區(qū)別在于量取一定量的氯化鈀溶液，使得催化劑中Pd含量為 0.5%。
[0036]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:活性實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，常溫下甲醛消除率94.8%，二氧化碳選擇性98.1%。
[0037]實(shí)施例6
[0038]制備方法同實(shí)施例1，區(qū)別在于量取一定量的氯化鈀和氯鉬酸溶液，使得催化劑中Pd+Pt總含量為0.5%，Pd:Pt比例為4:1。
[0039]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:活性實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，常溫下甲醛消除率99.6%，二氧化碳選擇性100%。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種消除甲醛的低溫型催化劑，其特征在于:采用涂有氧化鋁和助劑復(fù)合氧化物的堇青石蜂窩陶瓷作為載體，以Pt、Pd或這兩種貴金屬的任意混合為活性組分。
2.如權(quán)利要求1所述一種消除甲醛的低溫型催化劑，其特征在于:所述助劑復(fù)合氧化物為氧化鈰、氧化鈦、氧化鑭、氧化鋯或這些氧化物的任意混合物。
3.一種基于權(quán)利要求1或1所述消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，其特征在于:該方法包括載體的處理、漿料的配制、漿料涂覆和活性組分負(fù)載的過程。
4.如權(quán)利要求3所述一種消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，其特征在于:所述載體載體的處理為將載體在60?110°C干燥1?6h備用。
5.如權(quán)利要求3所述一種消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，其特征在于:所述漿料涂覆為將載體置于漿料中10?60min后取出，用壓縮空氣吹盡空隙中的液體，在90?150°C干燥3?8h，400?600°C溫度范圍焙燒3?10h。
6.如權(quán)利要求3所述一種消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，其特征在于:所述活性組分負(fù)載為將涂覆后的載體浸潰于活性組分中，使得活性組分的含量為0.01?1.0%，浸潰5?30min后取出，在90?150°C干燥1?6h，400?600°C溫度范圍焙燒2?10h，氫氣氛中還原2?5h，制得常溫催化消除室內(nèi)甲醛催化劑。
7.如權(quán)利要求6所述一種消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，其特征在于:所述活性組分為Pt、Pd或這兩種貴金屬的任意混合。
8.如權(quán)利要求3所述一種消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，其特征在于:所述漿料的配制為按氧化鋁和硝酸鹽的摩爾比例為1?10:1稱取，進(jìn)行充分球磨，球磨時(shí)間為0.5?6h,球磨后加水?dāng)嚢?.5?2h,攪拌速度500?1000r/min。
9.如權(quán)利要求8所述一種消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，其特征在于:所述氧化鋁和硝酸鹽的摩爾比為4:1。
10.如權(quán)利要求8所述一種消除甲醛的低溫型催化劑的制備方法，其特征在于:所述硝酸鹽為硝酸鋁、硝酸鈰、硝酸鑭或這些硝酸鹽的任意混合。
【文檔編號(hào)】B01J23/44GK103691436SQ201410009688
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】楊玉霞, 孫鯤鵬, 顧玉林 申請(qǐng)人:蘭州中科凱迪化工新技術(shù)有限公司