專利名稱：一種室溫消除甲醛的高效催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及室溫消除甲醛高效催化劑及其制備方法，即涉及一種在室溫、高濕度條件下將空氣中的甲醛氣體完全氧化成無害的二氧化碳和水，適用于去除人造板生產(chǎn)車間、居室、建材家具市場等封閉、半封閉空間的甲醛污染，屬于催化材料、環(huán)境催化和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
封閉體系及封閉體系的甲醛污染問題已經(jīng)引起社會(huì)各界極大的關(guān)注。研究表明， 甲醛作為一種高毒性的物質(zhì)，在短期接觸會(huì)刺激眼睛、鼻腔和呼吸道而引起過敏反應(yīng)，長期接觸會(huì)增加患癌的可能性。為此，甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)。中國頒布的《封閉體系空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18883-2002)規(guī)定封閉體系空氣中甲醛衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) (最高允許濃度)為0. 10mg/m3，在室溫下約為O.OSppm。然而，據(jù)調(diào)查，中國多數(shù)城市半數(shù)家庭空氣中甲醛的含量超標(biāo)，而且現(xiàn)代人約有80 90%的時(shí)間是在封閉體系度過的。因此，去除封閉體系這樣的甲醛勢在必行。
吸附法和光催化法是目前常用的降解封閉體系空氣中甲醛污染物的方法。然而， 對(duì)于吸附法，當(dāng)甲醛的吸附和托脫達(dá)到平衡時(shí)，吸附劑就會(huì)失效或者需要再生。光催化對(duì)甲醛的降解效率較低也限制了其廣泛的應(yīng)用。催化氧化法降解空氣中的甲醛是一種長效的方法。中國專利CN1698932A用負(fù)載金的稀土氧化物或者吸附復(fù)合氧化物催化劑，在80-100°C 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(yīng)用的最大障礙。美國專利US 5585083發(fā)明了一種Pt/SnA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°C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(dǎo)致催化劑的價(jià)格昂貴，因此這種催化劑只能應(yīng)用一些軍工或者宇航等特殊場合。本發(fā)明的目的是提供一種在室溫、高濕度條件下將空氣中的甲醛氣體氧化成無害的H2O和CO2高效的催化劑，催化劑采用直道孔式的蜂窩陶瓷為骨架，使用時(shí)，風(fēng)阻很小效率很高，適用于去除人造板生產(chǎn)車間、居室、建材家具市場和汽車內(nèi)部等封閉、半封閉空間的甲醛污染的去除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在室溫和高濕度條件下能將封閉體系空氣中甲醛完全氧化成二氧化碳和水的催化劑。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備上述催化劑的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的催化劑，由以下方法制備1.將含鈦前驅(qū)體和含錫前驅(qū)體分別溶于二-(2-乙基已基)磺基琥珀酸鈉(AOT)/ 乙醇/去離子水溶液中；按照合適的Ti-Sn摩爾比，將上述三種溶液混合，并在劇烈攪拌條
4件下滴加適量H2O2, H2O2與溶液中金屬離子的摩爾比為1 5 1;往混合溶液中滴加適量濃度為0. 05 0. 23mol/l的氨水，并將其pH值最終調(diào)節(jié)到7 9 ；所得膠狀液體混合物經(jīng)過超聲處理0. 5 池；膠狀液體混合物中的沉淀物經(jīng)過離心分離、去離子水洗滌后，IlO0C 干燥Mh，得到復(fù)合氧化物前驅(qū)體，隨后在空氣中于400°C焙燒池得到所需Ti-Sn復(fù)合氧化物。 2.稱取一定量的Ti-Sn復(fù)合氧化物，加入一定比例的硅膠水溶液，高速攪拌3小時(shí)，得到一定濃度的Ti-Sn復(fù)合氧化物漿液；將預(yù)先處理好的堇青石蜂窩陶瓷樣品GOO孔 /英寸)浸漬在配制好的Ti-Sn復(fù)合氧化物漿液中，浸漬2分鐘后取出，吹盡孔道中的殘液， 在空氣中陰干后110°c干燥2個(gè)小時(shí)，在400-600°C空氣下焙燒2小時(shí)得到涂有Ti-Sn復(fù)合氧化物的堇青石蜂窩陶瓷載體。其中復(fù)合氧化物占載體重量的10-20%，在空氣中陰干后 110°C干燥2個(gè)小時(shí)，在400-600°C空氣下焙燒2個(gè)小時(shí)得的堇青石蜂窩陶瓷載體，
3.將步驟2得到的堇青石蜂窩陶瓷載體浸漬在Pt (NH3) 2 (NO2) 2或Pt (NO3) 2水溶液中，其中Pt的濃度為0.001 0.05mol/l。取出在空氣中陰干后110°C干燥2個(gè)小時(shí)得到負(fù)載Pt前驅(qū)體。重復(fù)1-6次使Pt的含量占復(fù)合氧化物總量的0-5%。4.將步驟3的負(fù)載Pt前驅(qū)體于200-600°C在空氣(純氧氣)或者純氫氣中處理 1-10小時(shí)分別得到預(yù)氧化、預(yù)還原的催化劑。本發(fā)明技術(shù)效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)無需外加光、熱、電等能源和化學(xué)試劑，在室溫、高濕度等條件下的甲醛去除效率遠(yuǎn)高于光催化和等離子體技術(shù)，且無任何副產(chǎn)物；催化劑采用直道孔式的蜂窩陶瓷為骨架，使用時(shí)催化劑前后的壓差很小，因此在大空速條件下將污染空氣中的有害甲醛氣體氧化成還無害的H2O和C02。適用于去除人造板生產(chǎn)車間、居室、建材家具市場以及汽車內(nèi)空氣等封閉、半封閉空間的甲醛污染的去除。


圖1為本發(fā)明制備的Pt/Ti-Sn催化劑的穩(wěn)定性測試。測試條件0. 8 mg/m3甲醛，2. 5m/s風(fēng)速，相對(duì)濕度80%，溫度20°C，空氣。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一涂覆Ti-Sn復(fù)合氧化物堇青石蜂窩陶瓷載體的制備將含四氯化鈦和四氯化錫分別溶于二-(2-乙基已基)磺基琥珀酸鈉(AOT)/乙醇/去離子水溶液中(其中Α0Τ、乙醇、 水摩爾比在2 20 40)，按照合適的Ti-Sn摩爾比(見表1)，將上述三種溶液混合，并在劇烈攪拌條件下滴加適量H2O2, H2O2與溶液中金屬離子的摩爾比為1 1;往混合溶液中滴加適量濃度為0. 20mol/l的氨水，并將其pH值最終調(diào)節(jié)到7 9 ；所得膠狀液體混合物經(jīng)過超聲處理Ih ；膠狀液體混合物中的沉淀物經(jīng)過離心分離、去離子水洗滌后，110°C干燥Mh， 得到復(fù)合氧化物前驅(qū)體，隨后在空氣中于400°C焙燒池得到所需Ti-Sn復(fù)合氧化物。稱取一定量的上述不同含量的Ti-Sn復(fù)合氧化物，加入一定比例的硅膠水溶液， 高速攪拌3小時(shí)，得到一定濃度的Ti-Sn復(fù)合氧化物漿液；將預(yù)先處理好的圓柱形堇青石蜂窩陶瓷樣品(高23mm，直徑20mm，400孔/英寸)浸漬在配制好的Ti-Sn復(fù)合氧化物漿液中，浸漬2分鐘后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后110°C干燥2小時(shí)，在500°C空氣下焙燒2小時(shí)得到涂有Ti-Sn復(fù)合氧化物的堇青石蜂窩陶瓷載體(見表1)。其中復(fù)合氧化物占載體重量的20%。催化劑的性能測試在連續(xù)流動(dòng)的固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。圓柱形堇青石蜂窩陶瓷催化劑(高23mm，直徑20mm，400孔/英寸)裝載一個(gè)玻璃管中，在室溫(18_25°C )和相對(duì)濕度為80%的條件下，通入含0.8mg/m3甲醛的空氣，風(fēng)速為2. 5m/s。反應(yīng)器出口氣體同時(shí)用 hnOVal312氣體濃度檢測儀和痕量氣體分析質(zhì)譜儀(PTR-MQ分析。實(shí)驗(yàn)表明甲醛被完全分解成無害的水和二氧化碳，沒有甲酸、一氧化碳和甲酸甲酯等副產(chǎn)物。結(jié)果見表1。實(shí)施例二催化劑的制備將實(shí)施例1得到的涂有Ti-Sn復(fù)合氧化物堇青石蜂窩陶瓷載體浸漬在Pt (NH3)2 (NO2)2水溶液中，其中Pt的濃度為O.Olmol/Ι。取出在空氣中陰干后110°C干燥2個(gè)小時(shí)得到負(fù)載Pt前驅(qū)體，然后將負(fù)載Pt前驅(qū)體于200°C在純氫氣中處理2小時(shí)。Pt 的含量占復(fù)合氧化物的1.0%。催化劑的性能測試同實(shí)施例一，實(shí)驗(yàn)表明甲醛被完全分解成無害的水和二氧化碳，沒有甲酸、一氧化碳和甲酸甲酯等副產(chǎn)物。結(jié)果列于表1。實(shí)施例三不同Pt含量的催化劑的制備將實(shí)施例1得到的涂有Ti-Sn復(fù)合氧化物堇青石蜂窩陶瓷載體浸漬在Pt (NH3) 2 (NO2) 2水溶液中，調(diào)節(jié)溶液中Pt的濃度是使成品催化劑中Pt 的含量占復(fù)合氧化物的0-5%。取出在空氣中陰干后110°C干燥2個(gè)小時(shí)得到負(fù)載Pt前驅(qū)體，然后將負(fù)載Pt前驅(qū)體于200°C在純氫氣中處理2小時(shí)。催化劑的性能測試同實(shí)施例一，實(shí)驗(yàn)表明甲醛被完全分解成無害的水和二氧化碳，沒有甲酸、一氧化碳和甲酸甲酯等副產(chǎn)物。結(jié)果列于表1。實(shí)施例四Pt/Ti-Sn催化劑的預(yù)處理將實(shí)施例1得到的涂有Ti-Sn復(fù)合氧化物的堇青石蜂窩陶瓷載體浸漬在Pt (NH3) 2 (NO2) 2水溶液中，調(diào)節(jié)溶液中Pt的濃度使成品催化劑中Pt的含量占復(fù)合氧化物的1.0%。取出在空氣中陰干后110°C干燥2個(gè)小時(shí)得到負(fù)載Pt前驅(qū)體， 然后將負(fù)載Pt前驅(qū)體于200°C在純氧氣或者純氫氣中處理2小時(shí)。制備的催化劑分別記為氧化處理的Pt/Ti-Sn和還原處理Pt/Ti-Sn。催化劑的性能測試同實(shí)施例一，實(shí)驗(yàn)表明甲醛被完全分解成無害的水和二氧化碳，沒有甲酸、一氧化碳和甲酸甲酯等副產(chǎn)物。結(jié)果列于圖1。表1. Pt/Ti-Sn催化劑的組成及其對(duì)甲醛消除效率的影響。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種室溫甲醛去除催化劑，其特征在于采用涂有Ti-Sn復(fù)合氧化物的堇青石蜂窩陶瓷作為載體，以Pt作為活性組分。
2.權(quán)利要求1中的甲醛氧化催化劑，其特征在符合以下制備流程(1)首先制備Ti-Sn復(fù)合氧化物(或其前驅(qū)體)。(2)將Ti-Sn復(fù)合氧化物涂在堇青石蜂窩陶瓷上作為載體，110°C烘干，400-600°C焙燒2h。(3)負(fù)載Pt前驅(qū)體，110°C烘干，400-600°C焙燒2h，并進(jìn)行預(yù)處理。
3.權(quán)利要求2中所述的Ti-Sn復(fù)合氧化物，其特征在于其中Ti的含量為0-100%。
4.權(quán)利要求2中所述的Ti-Sn復(fù)合氧化物，其特征在于其制備方法如下(1)將含鈦前驅(qū)體和含錫前驅(qū)體分別溶于二-(2-乙基己基)磺基琥珀酸鈉(AOT)/乙醇/去離子水溶液中。(2)按照合適的Ti-Sn摩爾比，將上述三種溶液混合，并在劇烈攪拌條件下滴加適量 H2O2，H2O2與溶液中金屬離子的摩爾比為1 5 1。(3)往混合溶液中滴加適量濃度為0.05 0. 23mol/l的氨水，并將其pH值最終調(diào)節(jié)到 7 9。(4)膠狀液體混合物中的沉淀物經(jīng)過離心分離、去離子水洗滌后，110°C干燥Mh，得到復(fù)合氧化物前驅(qū)體。(5)復(fù)合載體前驅(qū)體在空氣中于400-800°C焙燒池得到所需Ti-Sn復(fù)合氧化物。
5.權(quán)利要求4中的含鈦前驅(qū)體為硫酸鈦、四氯化鈦或四丁基鈦中的一種，其溶液中鈦濃度為0. 1 1. 2mol/l。權(quán)利要求4中的含錫前驅(qū)體為草酸錫、氯化錫或硝酸錫中的一種， 其溶液中錫濃度為0. 2 1. 9mol/l。
6.權(quán)利要求4中所述的二-(2-乙基己基)磺基琥珀酸鈉(AOT)/乙醇/去離子水溶液，其特征在于Α0Τ、乙醇、水摩爾比在1 8 20 60 50 90。
7.權(quán)利要求1中所述的Pt活性組分，其特征在于其質(zhì)量百分含量為0 5%，且以 Pt(NH3)2(NO2)2或Pt(NO3)2中的一種為前驅(qū)體，所用前驅(qū)體水溶液中Pt濃度為0. 001 0.05mol/l。
8.權(quán)利要求2中所述的涂有Ti-Sn復(fù)合氧化物的堇青石蜂窩陶瓷載體；，其特征在于其制備方法如下(1)Ti-Sn復(fù)合氧化物漿液的制備稱取一定量的Ti-Sn復(fù)合氧化物，加入一定比例的硅膠水溶液，高速攪拌0-10小時(shí)，得到一定濃度的Ti-Sn復(fù)合氧化物漿液。(2)Ti-Sn復(fù)合氧化物的涂覆將預(yù)先處理好的堇青石蜂窩陶瓷樣品浸漬在配制好的Ti-Sn復(fù)合氧化物漿液中，浸漬 2分鐘后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后110°C干燥2個(gè)小時(shí)，在200-800°C空氣下焙燒2個(gè)小時(shí)。
9.權(quán)利要求2中的預(yù)還原，其特征在于還原氣體為氫氣，還原溫度為200 600°C，還原時(shí)間為1 6h，目的在于使Pt處于金屬態(tài)。權(quán)利要求2中的預(yù)氧化，其特征在于氧化性氣體采用空氣或者純氧，預(yù)氧化溫度在200 600°C，預(yù)氧化時(shí)間為1 6h，目的在于將Pt 部分地置于氧化態(tài)。
10.權(quán)利要求1中所述的整體型催化劑適用于空氣中甲醛的去除。
全文摘要
本發(fā)明為一種在室溫常濕條件下將室內(nèi)空氣中低濃度甲醛氧化成二氧化碳和水的高效催化劑及其制備方法，其特征在于催化劑以涂有TiO2-SnO2復(fù)合氧化物的堇青石蜂窩陶瓷為載體，以0～5％的Pt活性組分。其特點(diǎn)是無需外加光、熱、電等能源和化學(xué)試劑，在大風(fēng)量、高濕度等條件下的甲醛去除效率遠(yuǎn)高于光催化和等離子體技術(shù)，且無任何副產(chǎn)物，適合高效去除人造板生產(chǎn)車間、居室、汽車等封閉、半封閉空間的甲醛污染。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102247842SQ20101017790
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:上海牛翼新能源科技有限公司