一種負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材及其制備方法，所述除醛除臭催化劑以介孔金屬氧化物為活性支撐體，其表面還接枝有含氨基的三甲基硅氧烷，在室溫?zé)o光條件下具有優(yōu)秀的除醛除臭性能；本發(fā)明專利技術(shù)通過原位負(fù)載技術(shù)，使所述除醛除臭催化劑在合成過程中即可在改性聚丙烯纖維的內(nèi)外表面負(fù)載，且兩者之間不會發(fā)生交聯(lián)，避免了催化劑表面活性位點被覆蓋的現(xiàn)象，保留了所述除醛除臭催化劑的催化性能，同時還增大了所述除醛除臭催化劑的活性比表面積，所得負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材具有穩(wěn)定的除醛除臭效率。具有穩(wěn)定的除醛除臭效率。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材及其制備方法


[0001]本專利技術(shù)涉及纖維濾材領(lǐng)域，尤其涉及一種負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材及其制備方法。

技術(shù)介紹

[0002]不論是在氣體處理領(lǐng)域還是化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域，催化劑的形態(tài)對于其催化性能具有較大的影響。一般的催化劑的存在形態(tài)可以分為粉末狀、顆粒狀和整體式，粉末狀和顆粒態(tài)催化劑在實際應(yīng)用時具有一定的局限性，一方面是粉末和顆粒的緊密裝填造成傳熱效果差，易造成局部溫度過高，影響催化效果和催化劑的結(jié)構(gòu)與使用壽命；另一方面是粉末和顆粒型催化劑在實際應(yīng)用過程中的床層壓降過大，氣體流通阻力大而不利于大氣量的廢氣處理；整體式的則可以完美避開粉末狀和顆粒態(tài)載體傳熱效果差、床層壓降大、氣流阻力大和易飛散等缺陷，同時具有分離方便的優(yōu)點，在實際應(yīng)用中具有巨大的優(yōu)勢。
[0003]整體式催化劑一般由載體和活性組分組成，而目前實驗室中將活性組分負(fù)載于載體制備整體式催化劑的方法有化學(xué)沉積法、涂覆法和浸漬法。其中，化學(xué)沉積法又分為氣相沉積法和液相沉積法，氣相沉積法是利用加熱、等離子體激勵或光輻射等方法，使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并以原子態(tài)沉積在置于適當(dāng)位置的襯底上，從而形成所需要的固態(tài)薄膜或涂層的過程。液相沉積法則是專為制備氧化物薄膜而發(fā)展起來的液相外延技術(shù)，該法要求對水解反應(yīng)以及溶液的過飽和度有很好的控制。涂覆法則用于制造長纖維復(fù)合材料，將催化劑直接涂于纖維上而得，一般只能制造半成品復(fù)合絲，進行涂覆前，纖維(如碳纖維) 必須脫膠和除去污染物。浸漬法是將活性組分以鹽溶液的形態(tài)，浸漬涂覆到催化劑載體表面，經(jīng)過一段時間后除去多余的浸漬溶液，活性組分滲入到內(nèi)表面，再經(jīng)干燥后，溶劑水分蒸發(fā)，這些活性組分金屬或其氧化物的鹽類均勻地存留在載體內(nèi)外表面的細(xì)孔里（對于蜂窩狀載體主要是載體內(nèi)表面），經(jīng)過焙燒、活化后即得高度分散的負(fù)載型催化劑。由于操作簡便，無需高溫高壓的反應(yīng)釜、活性組分利用率高且用量少、生產(chǎn)高效、成本低等優(yōu)點，被廣泛用于制備負(fù)載型催化劑。
[0004]但有研究表明，浸漬法中，由于催化劑活性組分作為浸漬液的一部分，必須過量，這樣就會出現(xiàn)活性組分在載體上團聚的現(xiàn)象，導(dǎo)致活性位點被覆蓋，催化效率大大降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0005]為了解決催化劑負(fù)載的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材及其制備方法。
[0006]一種負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材，所含纖維濾材為甲氧基烯烴改性聚丙烯纖維，所負(fù)載的除醛除臭催化劑為表面改性介孔金屬氧化物，且所述除醛除臭催化劑在纖維濾材中的質(zhì)量百分比為10
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30%。
[0007]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述改性聚丙烯纖維的制備方法包含如下步驟：將聚丙烯纖維、有機溶劑和甲氧基環(huán)烯烴加入反應(yīng)容器，通入惰性氣體，于加熱攪拌下使聚丙
烯纖維溶脹后，再次升溫，加入引發(fā)劑，待反應(yīng)結(jié)束，冷卻抽濾洗滌后，烘干即可得到所述改性聚丙烯纖維。
[0008]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述甲氧基環(huán)烯烴的環(huán)烯基碳原子數(shù)為3
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6；專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用上述結(jié)構(gòu)的甲氧基烯烴時，所得改性聚丙烯纖維的改性程度更適于所述除醛除臭催化劑在其表面進行接枝負(fù)載，且不會出現(xiàn)纖維表面團聚的現(xiàn)象。
[0009]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述聚丙烯纖維的聚合度為20
?
40。為了控制所述除醛除臭催化劑在所述改性聚丙烯纖維表面的合理性負(fù)載，本專利技術(shù)中將所述聚丙烯纖維與甲氧基烯烴的添加摩爾量控制在5:1
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3這一范圍，以此獲得更理想的催化除醛除臭效率。
[0010]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述有機溶劑為甲苯、二甲苯、二氯甲烷、四氯化碳、石油醚中的至少一種；所述聚丙烯纖維溶脹時，體系溫度維持在50
?
60℃；待聚丙烯纖維溶脹70
?
90min后，體系再次升溫至90
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100℃。
[0011]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧化叔丁酮、過氧化環(huán)己酮、二甲基亞砜、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈中的至少一種。
[0012]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述介孔金屬氧化物的制備過程包含如下步驟：將金屬化合物加入醇類溶劑中，調(diào)節(jié)溶液pH至酸性，于40
?
50℃水浴中使其充分溶解，獲得溶液A；將介孔模板劑于40
?
50℃水浴中溶于醇類溶劑，獲得溶液B；將溶液A、B混合，攪拌均勻；然后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)容器并密封，50
?
60℃水浴中老化，老化后將溶膠烘干，焙燒即得所述介孔金屬氧化物。
[0013]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述金屬化合物為金屬的異丙醇鹽、硝酸鹽、氯化鹽中的至少一種；調(diào)節(jié)溶液pH所用試劑為硝酸、鹽酸中的至少一種，溶液pH調(diào)至3
?
4。
[0014]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材的制備方法包含如下步驟：將介孔金屬氧化物浸入反應(yīng)容器中的有機溶劑，充入惰性氣體，加熱攪拌，待體系溫度升至100
?
120℃，將所述改性聚丙烯纖維和具有式I所示結(jié)構(gòu)的三甲氧基硅烷緩慢加入反應(yīng)容器中并回流，待反應(yīng)結(jié)束，抽濾洗滌干燥即得所述負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材；；其中，a+c=2
?
5，b為0
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1之間的整數(shù)，且a、b、c不同時為0。
[0015]在本專利技術(shù)的一些實施方式中，所述介孔金屬氧化物、具有式I所示結(jié)構(gòu)的三甲氧基硅烷和改性聚丙烯纖維的添加質(zhì)量比為1:1
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1.5：3
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8；回流時間為10
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12h。
[0016]有益效果：1，本專利技術(shù)通過在聚丙烯纖維表面接枝甲氧基，使得所述介孔金屬氧化物能夠通過自身表面的羥基與甲氧基反應(yīng)負(fù)載于改性聚丙烯纖維表面，同時，采用含氨基的三甲氧基硅烷對所述介孔金屬氧化物進行表面修飾，且通過控制所述改性聚丙烯纖維、介孔金屬氧化物和含氨基的三甲氧基硅烷的投加質(zhì)量比，獲得了一種除醛除臭性能優(yōu)異的纖維濾材；
與改性聚丙烯纖維
?
3的制備方法相似，不同之處在于所用聚丙烯纖維和甲氧基環(huán)己烯的摩爾比為5:3.5。
[0025]以下示例性地說明實施例及對比例中所用介孔金屬氧化物的制備：介孔金屬氧化物
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1將氯化錳、氯化銅按照摩爾比4:1加入無水乙醇中后，使用37%濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH至3
?
4，于45℃水浴中使其充分溶解，獲得溶液A；將介孔模板劑P123于40℃水浴中溶于無水乙醇，獲得溶液B；將溶液A、B混合，攪拌至均勻；然后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)容器并密封，50℃水浴中老化3d，老化后將溶膠于105℃烘干，然后于350℃焙燒3.5h即得所述介孔金屬氧化物
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1。
[0026]介孔金屬氧化物
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2將氯化錳、氯化銅、氯化鈦按照摩爾比4:1:2加入無水乙醇中后，使用37%濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種負(fù)載有除醛除臭催化劑的纖維濾材，其特征在于，所述纖維濾材為甲氧基環(huán)烯烴改性聚丙烯纖維，所述除醛除臭催化劑為表面改性介孔金屬氧化物，且所述除醛除臭催化劑在纖維濾材中的質(zhì)量百分比為10
?
30%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維濾材，其特征在于，所述改性聚丙烯纖維的制備方法包含如下步驟：將聚丙烯纖維和甲氧基環(huán)烯烴加入裝有有機溶劑的反應(yīng)容器，通入惰性氣體，于加熱攪拌下使聚丙烯纖維溶脹后，再次升溫，加入引發(fā)劑，待反應(yīng)結(jié)束，冷卻抽濾洗滌后，烘干即可得到所述改性聚丙烯纖維。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述纖維濾材，其特征在于，所述甲氧基環(huán)烯烴的環(huán)烯基碳原子數(shù)為3
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6；所述聚丙烯纖維的聚合度為20
?
40；所述聚丙烯纖維與甲氧基烯烴的添加摩爾量為5:1
?
3。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述纖維濾材，其特征在于，所述有機溶劑為甲苯、二甲苯、二氯甲烷、四氯化碳、石油醚中的至少一種；所述聚丙烯纖維溶脹時，體系溫度維持在50
?
60℃；待聚丙烯纖維溶脹70
?
90min后，體系再次升溫至90
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100℃。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述纖維濾材，其特征在于，所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧化叔丁酮、過氧化環(huán)己酮、二甲基亞砜、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維濾材，其特征在于，所述介孔金屬氧化物至少包含Mn和Cu，且Mn:Cu的摩爾比為4:1
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2。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述纖維濾材，其特...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙興雷，華婷，蔣攀，蔡偉萍，楊波，付蘭，張彩紅，張靜，
申請(專利權(quán))人：嘉興富瑞邦新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：