催化氧化去甲醛催化劑及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化氧化去甲醛催化劑及其制備方法。一種催化氧化去甲醛催化劑，包括改性載體及負(fù)載于改性載體上的活性組分；所述的改性載體為經(jīng)過鈦酸四丁酯及硅烷偶聯(lián)劑改性的多孔載體；其中，鈦酸四丁酯用量為所述多孔載體質(zhì)量的0.1?5％；硅烷偶聯(lián)劑用量為所述多孔載體質(zhì)量的0.1?1％；所述的活性組分為核?粒結(jié)構(gòu)的Agx?Au納米材料，其中，x為摩爾比且10≤x≤20；活性組分的用量為所述的除甲醛催化劑總質(zhì)量的0.1?5％。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于空氣凈化
，具體涉及一種催化氧化去甲醛催化劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
甲醛是室內(nèi)空氣污染物之一，它具有很高的毒性和刺激性，對(duì)人體的健康危害巨大。甲醛是用途非常廣泛的大眾化工產(chǎn)品，在合成板材、塑料、紡織、防腐、食品領(lǐng)域都大量的被使用。室內(nèi)裝飾、復(fù)合地板、家具、油漆涂料、衣服等都會(huì)揮發(fā)甲醛氣體，過量的甲醛會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生各種危害，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，已被世界衛(wèi)生組織確認(rèn)為對(duì)人體有致癌、致畸形的化學(xué)物質(zhì)。而室內(nèi)裝修帶來的甲醛污染的釋放可長達(dá)數(shù)年，因此室內(nèi)或密閉場所的甲醛消除勢(shì)在必行。目前，對(duì)甲醛氣體的脫除多采用吸附法，常用的吸附劑主要有活性炭、活性炭纖維、分子篩、多孔粘土礦石、硅膠等。其優(yōu)點(diǎn)是方法簡單、成本低，易推廣；但是吸附法會(huì)受到吸附劑容量的限制，且吸附劑對(duì)甲醛只吸附不消除，在高溫環(huán)境下效果差且會(huì)造成二次污染。熱催化氧化技術(shù)是目前公認(rèn)的最理想的去除甲醛的方法。它是利用催化劑催化甲醛和氧氣反應(yīng)生成無毒的二氧化碳和水的過程。該技術(shù)消除甲醛的效率高、相對(duì)成本低、無二次污染、不存在吸附飽和等問題，對(duì)低濃度甲醛污染的處理效果更為顯著，是目前治理室內(nèi)甲醛污染的研究熱點(diǎn)。用于熱催化氧化甲醛的催化劑一般有貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。專利201310691197.3公開了一種甲醛室溫催化氧化反應(yīng)中應(yīng)用負(fù)載金羥基磷灰石催化劑的方法，其特征是以硝酸鈣和磷酸氫二胺為前驅(qū)體，采用液相沉積法，即得到羥基磷灰石；以氯金酸為前驅(qū)體，以羥基磷灰石為載體，采用尿素均相沉淀法，制備負(fù)載金羥基磷灰石催化劑，其中Au的質(zhì)量百分比為0.1％-10％。專利201410246948.5公開了一種室溫條件下長效消除甲醛的載微納米銀
活性炭的制備方法，該技術(shù)中甲醛凈化材料以超純水清洗、氨水處理過的活性炭為載體，負(fù)載微納米銀活性組分制備而成，利用了活性炭的吸附、還原性，微納米銀對(duì)甲醛的催化氧化性能及微納米銀與活性炭之間的富集轉(zhuǎn)化協(xié)同機(jī)制，使得載微納米銀活性炭催化氧化甲醛分解速率高、性能穩(wěn)定。總得來說，目前用于熱催化氧化甲醛的非貴金屬催化劑需要的反應(yīng)溫度普遍高于貴金屬催化劑。而絕大多數(shù)的貴金屬催化劑也往往需要40℃以上的反應(yīng)溫度才能夠催化氧化甲醛。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)的貴金屬催化劑需要40度以上的反應(yīng)溫度才能夠催化氧化甲醛的缺點(diǎn)，提供一種在常溫條件下即可除甲醛催化劑及其制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案如下：一種除甲醛催化劑，包括改性載體及負(fù)載于改性載體上的活性組分；所述的改性載體為經(jīng)過鈦酸四丁酯及硅烷偶聯(lián)劑改性的多孔載體；其中，鈦酸四丁酯用量為所述多孔載體質(zhì)量的0.1-5％；硅烷偶聯(lián)劑用量為所述多孔載體質(zhì)量的0.1-1％；所述的活性組分為核-粒結(jié)構(gòu)的Agx-Au納米材料，其中，x為摩爾比且10≤x≤20；活性組分的用量為所述的除甲醛催化劑總質(zhì)量的0.1-5％。所述的改性載體的改性處理為將鈦酸四丁酯水解為氫氧化鈦后沉積到所述的多孔載體的表面形成復(fù)合載體，然后將硅烷偶聯(lián)劑水解后沉積到所述的復(fù)合載體的表面。所述的多孔載體為MCM-41分子篩、HMS分子篩、超穩(wěn)Y分子篩或者二氧化硅中的一種。所述的二氧化硅的比表面積大于200m2/g；所述的超穩(wěn)Y分子篩硅鋁比大于20。所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH580或者KH590中的一種。制備所述的除甲醛催化劑的方法：包括下述步驟：1)載體的改性處理：將多孔載體加入到所述的多孔載體吸水率10倍質(zhì)量的水中，攪拌至少10分鐘后得到漿液A；將鈦酸四丁酯溶解到其5倍質(zhì)量的無水乙醇中，攪拌至少30分鐘后滴加至攪拌狀態(tài)的漿液A中，滴加完成后繼續(xù)攪拌至少1小時(shí)，之后抽濾分離，所得濾餅在120℃下烘干，得到復(fù)合載體B；將復(fù)合載體B分散到其吸水率10倍質(zhì)量的質(zhì)量百分比為50％的乙醇水溶液中，之后加入所需量硅烷偶聯(lián)劑得到漿液C，在攪拌狀態(tài)下升溫至50～60℃并加入鹽酸調(diào)節(jié)漿液C的pH值至2～4范圍內(nèi)，繼續(xù)攪拌至少6小時(shí)后將樣品抽濾分離，所得濾餅在120℃下烘干，即得到改性載體；2)活性組分的上載：采用初始浸漬法將所需量的硝酸銀水溶液浸漬到步驟1)得到的改性載體上，之后在120℃下烘干，然后將樣品轉(zhuǎn)移到管式爐中，在氫氣氣氛下升溫至350℃還原至少2小時(shí)，得到前體D；將前體D分散到其吸水率10倍質(zhì)量的質(zhì)量百分比為50％的乙醇水溶液中，之后加入硅烷偶聯(lián)劑，在攪拌狀態(tài)下升溫至50～60℃并加入鹽酸調(diào)節(jié)漿液的pH值至2～4范圍內(nèi)，攪拌至少6小時(shí)后加入氯金酸四水合物，其中，Au：硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比為1:5，繼續(xù)攪拌至少3小時(shí)后將樣品抽濾分離，所得濾餅在120℃下烘干后轉(zhuǎn)移到管式爐中，在氫氣氣氛下升溫至350℃還原至少2小時(shí)，待樣品降至室溫后用體積比為1％O2/N2混合氣吹掃至少2小時(shí)，即得到所需的除甲醛催化劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比本專利技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：本專利技術(shù)中鈦酸四丁酯和硅烷偶聯(lián)劑的改性都可以有效提高多孔載體的疏水性，降低水分子在多孔載體表面強(qiáng)極性基團(tuán)上的吸附，防止甲醛催化氧化產(chǎn)生的水分子以及空氣中的水分子不能從載體上脫附而導(dǎo)致的催化劑失活，促進(jìn)甲醛的催化氧化反應(yīng)向正向進(jìn)行。同時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑水解后會(huì)沉積在載體的表面，其末端的巰基會(huì)與銀離子絡(luò)合從而防止在還原過程中Ag納米粒子的聚集和燒結(jié)。低溫除甲醛催化劑的活性組分是核-粒結(jié)構(gòu)的Agx-Au，其中大粒
徑的Ag納米粒子作為內(nèi)層核結(jié)構(gòu)，小粒徑的Au作為外層的粒結(jié)構(gòu)。由于Au的電負(fù)性高于Ag，當(dāng)兩種金屬以核-粒結(jié)構(gòu)存在時(shí)，Ag核和Au粒之間會(huì)存在協(xié)同效應(yīng)，電子會(huì)在兩種金屬組分之間流動(dòng)，從而會(huì)在Ag核和Au粒之間產(chǎn)生局域的電子熱點(diǎn)，這種局域的電子熱點(diǎn)具有很高的活性，可以使得甲醛與氧氣的反應(yīng)在常溫下進(jìn)行。具體實(shí)施方式為了使本
的技術(shù)人員更好地理解本專利技術(shù)的技術(shù)方案，下面結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例1(1)載體的改性處理：將100g的MCM-41分子篩加入到3800g水中，攪拌至少10分鐘后得到漿液A1。將0.4g的鈦酸四丁酯溶解到25g的無水乙醇中，攪拌30分鐘后緩慢滴加至攪拌狀態(tài)的漿液A1中，滴加完成后繼續(xù)攪拌1小時(shí)，之后將樣品抽濾分離，所得濾餅在120℃下烘干，得到復(fù)合載體B1；將復(fù)合載體B1分散到3800g質(zhì)量百分比為50％的乙醇水溶液中得到漿液C1，之后加入0.1g的KH580，在攪拌狀態(tài)下升溫至50℃并加入鹽酸調(diào)節(jié)漿液C1的pH值至2，繼續(xù)攪拌6小時(shí)后將樣品抽濾分離，所得濾餅在120℃下烘干，即得到改性載體。(2)活性組分的上載：在攪拌狀態(tài)下，將1.3g的硝酸銀溶解到380g的水中，攪拌30分鐘后將其浸漬到改性處理的載體上，之后在120℃下烘干，然后將樣品轉(zhuǎn)移到管式爐中，在氫氣氣氛下升溫至350℃還原2小時(shí)，得到前體D1；將前體D1分散到3800g質(zhì)量百分比為50％的乙醇水溶液中，之后加入0.95g的KH580，在攪拌狀態(tài)下升溫至50℃并加入鹽酸調(diào)節(jié)漿液的pH值至2，攪拌6小時(shí)后加入0.32g的氯金酸四水合物，繼續(xù)攪拌3小時(shí)后將樣品抽濾分離，所得濾餅在120℃下烘干后轉(zhuǎn)移到管式爐中，在氫氣氣氛下升溫至350℃還原2小時(shí)，待樣品將至室溫后用體積比為1％O2/N2混合氣吹掃2小時(shí)，即得到所需催化劑，編號(hào)為本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種催化氧化去甲醛催化劑，其特征在于，包括改性載體及負(fù)載于改性載體上的活性組分；所述的改性載體為經(jīng)過鈦酸四丁酯及硅烷偶聯(lián)劑改性的多孔載體；其中，鈦酸四丁酯用量為所述多孔載體質(zhì)量的0.1?5％；硅烷偶聯(lián)劑用量為所述多孔載體質(zhì)量的0.1?1％；所述的活性組分為核?粒結(jié)構(gòu)的Agx?Au納米材料，其中，x為摩爾比且10≤x≤20；活性組分的用量為所述的除甲醛催化劑總質(zhì)量的0.1?5％。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種催化氧化去甲醛催化劑，其特征在于，包括改性載體及負(fù)載于改性載體上的活性組分；所述的改性載體為經(jīng)過鈦酸四丁酯及硅烷偶聯(lián)劑改性的多孔載體；其中，鈦酸四丁酯用量為所述多孔載體質(zhì)量的0.1-5％；硅烷偶聯(lián)劑用量為所述多孔載體質(zhì)量的0.1-1％；所述的活性組分為核-粒結(jié)構(gòu)的Agx-Au納米材料，其中，x為摩爾比且10≤x≤20；活性組分的用量為所述的除甲醛催化劑總質(zhì)量的0.1-5％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化氧化去甲醛催化劑，其特征在于，所述的改性載體的改性處理為將鈦酸四丁酯水解為氫氧化鈦后沉積到所述的多孔載體的表面形成復(fù)合載體，然后將硅烷偶聯(lián)劑水解后沉積到所述的復(fù)合載體的表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的催化氧化去甲醛催化劑，其特征在于，所述的多孔載體為MCM-41分子篩、HMS分子篩、超穩(wěn)Y分子篩或者二氧化硅中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化氧化去甲醛催化劑，其特征在于，所述的二氧化硅的比表面積大于200m2/g，所述的超穩(wěn)Y分子篩硅鋁比大于20。5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述催化氧化去甲醛催化劑，其特征在于，所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH580或者KH590中的一種。6.制備權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的催化氧化去甲醛催化劑的方法：其特征在于，包括下述步驟：1)載體的改性處理：將多孔載體加入到所述的多孔載體吸水...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李偉，陶正勇，關(guān)慶鑫，馬路遙，劉琛欣，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南開大學(xué)，科比環(huán)保科技天津自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12