一種整體式甲醛室溫氧化催化劑及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種整體式甲醛室溫氧化催化劑及其制備方法，涉及催化劑制備和環保領域。所述整體式甲醛室溫氧化催化劑以負載型貴金屬催化劑為活性組分，以堿性物質為粘結劑和活性助劑，以成型的蜂窩載體為基體構成。該整體式甲醛室溫氧化催化劑通過將負載型貴金屬催化劑與堿性物質攪拌成溶液，再將蜂窩載體浸漬到所述溶液中，經恒溫烘干制得。本發明專利技術所述的整體式甲醛室溫氧化催化劑具有較高的甲醛低溫催化氧化活性，可在無需其他附加裝置的條件下將甲醛催化氧化而轉化成無害的H2O和CO2，進而實現甲醛的綠色消除。其制備方法工藝簡單、步驟少、易于操作，適合工業化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及催化劑制備和環保領域，尤其涉及一種整體式甲醛室溫氧化催化劑及其制備方法。
技術介紹
甲醛是無色、具有強烈刺激性氣味的氣體，是室內最嚴重的污染物之一，廣泛存在于各種裝修、裝飾材料中，且釋放周期較長。人們長期接觸會引起頭痛、頭暈、乏力、免疫力降低，出現瞌睡、記憶力減退、精神抑郁等現象，并會增加患癌的可能性。為此，甲醛已經被世界衛生組織確定為致癌和致畸形物質。中國頒布的GB50325-2010《民用建筑工程室內環境控制規范》和《室內空氣質量標準》(GB/T18883-2002)規定室內空氣中甲醛衛生標準為0.08mg/m3。然而據統計，裝修后1～6個月內，甲醛超標住宅居室達80％，會議室、辦公室等公共場所超標率接近100％，裝修3年后仍有50％以上超標。室內甲醛凈化常用的有吸附法和催化氧化法，前者由于吸附劑需要定期更換，而且其吸附能力受室內環境溫度、濕度影響，甚至會出現逆向脫附的現象，應用范圍有限。催化氧化法具有較高的脫除效率和使用壽命，能使甲醛在低溫氧化分解為H2O和CO2，是公認的能從根本上消除甲醛污染的高效、環保且節能的方法。催化氧化甲醛的催化劑主要有：以Pt、Pd、Ag、Au等為主的貴金屬體系，以及過渡金屬(Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn等)、稀土復合氧化物或混合物(La、Ce、Zr、Nd、Sr、Pr等)為代表的非貴金屬體系。Huang等(HuangH，LeungDYC，et.al.，ACSCatal，2011，(1)4:348～354)利用NaBH4還原法制備了1wt％Pd/TiO2催化劑，在SV＝120000mL/(g·h)、相對濕度為50％及室溫條件下可將10ppm的甲醛完全氧化。中國專利CN1698932A用負載金的稀土氧化物或者吸附Anatase型二氧化鈦催化劑，在80-100℃溫度下能獲得較好的效果，但是，高濕度和熱能的輸入是該催化劑廣泛應用的最大障礙。美國專利US5585083專利技術了一種Pt-Au/SnO2催化劑去除空氣中甲醛的方法，催化劑在沒有額外的能量輸入和-5～25℃條件下，用空氣中的氧為氧化劑將健全完全降解成二氧化碳和水。但是，催化劑中高的Pt含量(12％)導致催化劑的價格昂貴，因此這種催化劑只能應用一些軍工或者宇航等特殊場合。由于負載型貴金屬催化劑具有優異的低溫氧化性能已廣泛應用于室溫甲醛去除，且在負載型貴金屬催化劑中加入堿金屬鹽或氫氧化物，使得催化劑表面為堿性環境能顯著提高其低溫催化性能。目前，在負載型貴金屬催化劑中加入堿金屬鹽或氫氧化物的方法有：在負載型貴金屬催化劑的制備過程中加入，作為沉淀劑參與反應，此操作的優勢是一步完成，操作比較簡單，但是堿性環境會對貴金屬納米粒子生成過程及其尺寸產生一定影響，導致活性降低；或在負載型貴金屬催化劑制備完成后以堿金屬鹽或氫氧化物的溶液進行洗滌，此操作的優勢是不影響催化劑活性，但洗滌和后續的烘干等過程會使負載型貴金屬催化劑制備過程更加繁瑣，不利于工業化生產，如果是整體式負載型貴金屬催化劑，洗滌過程還會導致催化劑涂層的脫落，使催化劑活性下降。
技術實現思路
一、要解決的技術問題針對上述現有技術所存在的問題，本專利技術提供一種整體式甲醛室溫氧化催化劑及其制備方法。目的是解決室溫消除甲醛催化活性低、制備過程繁瑣、洗滌過程導致催化劑涂層脫落、活性組分負載量低、加入堿性物質時對催化劑制備過程產生不利影響、不適合工業化生產等問題。二、技術方案為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：本專利技術所述整體式甲醛室溫氧化催化劑采用以負載型貴金屬催化劑為活性組分，以堿性物質為粘結劑和活性助劑，以成型的蜂窩載體為基體構成，其中組分含量為：負載型貴金屬催化劑0.5％～15％堿性物質0.5％～15％蜂窩載體70％～99％所有百分數為重量百分數。其中在所述負載型貴金屬催化劑中，貴金屬重量占所述負載型貴金屬催化劑重量的百分比為0.1％～5％。制備方法包括以下步驟：(1)制備負載型貴金屬催化劑，其中貴金屬重量占所述負載型貴金屬催化劑重量的百分比為0.1％～5％；(2)按照以整體式甲醛室溫氧化催化劑的重量為100％計，將占重量百分比為0.5％～15％的負載型貴金屬催化劑和占重量百分比為0.5％～15％的堿性物質攪拌配制成溶液；(3)根據上述(2)中配方比例，將占剩余重量百分比的蜂窩載體浸漬在所述溶液中，浸漬0.1-10min后取出，去掉蜂窩載體上多余的溶液，恒溫烘干至重量不再變化后，制得該整體式甲醛室溫氧化催化劑。在步驟(1)中，負載型貴金屬催化劑種類為常規負載型貴金屬催化劑。例如：Pd/TiO2、Ru/Al2O3、Pt/TiO2、Au/Fe2O3、Pt-Pd/SiO2。在步驟(2)中，貴金屬催化劑為貴金屬催化劑粉體，或為貴金屬鹽浸漬貴金屬催化劑載體得到的前軀體，或為經沉淀、還原操作得到的貴金屬催化劑懸濁液。若貴金屬催化劑為貴金屬鹽浸漬貴金屬催化劑載體得到的前軀體，需在浸漬之后再加入堿性物質；或為經沉淀、還原操作得到的貴金屬催化劑懸濁液，需在沉淀、還原之后再加入堿性物質。在步驟(2)中，堿性物質為羧甲基纖維素鈉、堿性酚醛樹脂、堿性粘土、磷酸鹽、堿性硅溶膠、水玻璃、鋁溶膠中的一種或幾種。在步驟(3)中，恒溫烘干溫度為50℃～180℃。在步驟(3)中，為了提高蜂窩載體負載整體式甲醛室溫氧化催化劑涂層的負載量，預先將蜂窩載體浸泡在酸溶液或堿溶液中，腐蝕蜂窩載體的表面，以對蜂窩載體進行表面改性處理，提高蜂窩載體的比表面積，在蜂窩載體浸泡一段時間之后，將蜂窩載體從酸溶液或堿溶液中取出，然后去除蜂窩載體孔道內的殘余溶液，進行烘干、焙燒后備用。在步驟(3)中，為去除整體式甲醛室溫氧化催化劑表面雜質或進一步活化以提高整體式甲醛室溫氧化催化劑的活性，將制備成的整體式甲醛室溫氧化催化劑進行焙燒、還原操作。三、有益效果與現有技術相比，本專利技術提供了一種整體式甲醛室溫氧化催化劑，采用堿性物質引入了堿性環境，其中產生的氫氧根離子可以將貴金屬表面的雜質離子如氯離子置換掉，使整體式甲醛室溫氧化催化劑可以暴露更多的表面活性位點。氫氧根離子還可以促使HCHO分子發生脫氫作用進而氧化生成二氧化碳，提高了整體式甲醛室溫氧化催化劑的活性。而且堿性物質的加入與負載型貴金屬催化劑制備過程互相獨立，堿性環境的引入不會對負載型貴金屬催化劑中的貴金屬納米粒子的形成過程造成影響。同時，堿性物質的存在大大增加了負載型貴金屬催化劑溶液的粘度，使其可以牢固的結合在整體式甲醛室溫氧化催化劑載體表面，提高了負載型貴金屬催化劑在蜂窩載體上的負載量，制備的整體式甲醛室溫氧化催化劑涂層也更加均一、穩定，脫落率低。總之，堿性物質的加入，既提高了整體式甲醛室溫氧化催化劑涂層的負載量和穩定性，又提供了提升整體式甲醛室溫氧化催化劑活性的堿性環境，避免了額外加入堿性物質導致整體式甲醛室溫氧化催化劑活性下降或者堿溶液洗滌導致整體式甲醛室溫氧化催化劑涂層脫落等問題，在提高整體式甲醛室溫氧化催化劑活性的同時大大簡化了整體式甲醛室溫氧化催化劑的制備工藝。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術的技術方案進行進一步描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種整體式甲醛室溫氧化催化劑，其特征在于，所述整體式甲醛室溫氧化催化劑以負載型貴金屬催化劑為活性組分，以堿性物質為粘結劑和活性助劑，以成型的蜂窩載體為基體構成，其組分含量為：負載型貴金屬催化劑0.5％～15％堿性物質0.5％～15％蜂窩載體70％～99％所有百分數為重量百分數。

【技術特征摘要】
1.一種整體式甲醛室溫氧化催化劑，其特征在于，所述整體式甲醛室溫氧化催化劑以負載型貴金屬催化劑為活性組分，以堿性物質為粘結劑和活性助劑，以成型的蜂窩載體為基體構成，其組分含量為：負載型貴金屬催化劑0.5％～15％堿性物質0.5％～15％蜂窩載體70％～99％所有百分數為重量百分數。2.根據權利要求1的整體式甲醛室溫氧化催化劑，其特征在于，所述負載型貴金屬催化劑中，其中貴金屬重量占所述負載型貴金屬催化劑重量的百分比為0.1％～5％。3.一種制備權利要求1所述的整體式甲醛室溫氧化催化劑的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：(1)制備負載型貴金屬催化劑，其中貴金屬重量占所述負載型貴金屬催化劑重量的百分比為0.1％～5％；(2)按照以整體式甲醛室溫氧化催化劑的重量為100％計，將占重量百分比為0.5％～15％的負載型貴金屬催化劑和占重量百分比為0.5％～15％的堿性物質攪拌配制成溶液；(3)根據上述(2)中配方比例，將占剩余重量百分比的蜂窩載體浸漬在所述溶液中，浸漬0.1-10min后取出，去掉蜂窩載體上多余的溶液，恒溫烘干至重量不再變化后，制得該整體式甲醛室...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙偉，潘金根，張煒，仵浩，張涵，
申請(專利權)人：寧波智通環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33