室溫消除甲醛稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑制備方法
【專利摘要】一種室溫消除甲醛稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑制備方法，是采用負(fù)載稀土改性無機(jī)氧化物如氧化鈦、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂等無機(jī)氧化物的蜂窩陶瓷作為載體，并在此蜂窩陶瓷上分別負(fù)載不同含量的Pt、Pd、Ag、Au、Rh、Ru等金屬納米顆粒。其特點(diǎn)是無需外加熱、光、電等外加能源或輔助手段，在長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的活性且無任何副產(chǎn)物，適用于高效去除室內(nèi)家居環(huán)境以及工作空間等封閉半封閉空間的甲醛排放污染。
【專利說明】室溫消除甲醛稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及室溫消除環(huán)境空氣中甲醛的高效催化劑制備方法，即涉及一種在室溫、環(huán)境濕度條件下將空氣中的低濃度甲醛完全氧化成無毒無害的CO2和H2O的催化劑，適合去除室內(nèi)家居環(huán)境以及工作空間等封閉半封閉空間的甲醛排放污染，屬于催化材料、環(huán)境催化和環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，室內(nèi)裝潢也越來越豪華和時(shí)尚。但隨之而來的則是室內(nèi)甲醛污染越來越嚴(yán)重。雖然在裝修新房時(shí)，很多人都會(huì)注意選擇“綠色”建材，但在有限的房屋面積內(nèi)，各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)的建材、家具等同時(shí)釋放出的甲醛仍然會(huì)超過安全標(biāo)準(zhǔn)。美國國家環(huán)境保護(hù)局將甲醛分類為可能致癌物質(zhì)，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)則將其分類為人類致癌物質(zhì)。世界衛(wèi)生組織第153號(hào)公告表明:甲醛致癌，誘發(fā)兒童白血病，導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)，胎兒畸形等，嚴(yán)重影響居民的身體健康。我國室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T18883-2002規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下甲醛采樣均值不超過0.10 mg/m3。據(jù)調(diào)查，決大多數(shù)城市家庭室內(nèi)空氣甲醛含量超標(biāo)，加上現(xiàn)代人約有80%的時(shí)間是在室內(nèi)中度過的。因此，為了去除室內(nèi)甲醛污染，給人類營造一個(gè)健康的生活的環(huán)境，室內(nèi)甲醛的清除技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。
[0004]目前室溫下清除甲醛的方法有吸附技術(shù)、光催化降解技術(shù)、低溫催化氧化技術(shù)等。吸附技術(shù)主要采用活性炭和分子篩等具有較高比表面積的材料吸附甲醛，但吸附材料的吸附能力非常有限，需要定期再生或更換，因此易產(chǎn)生二次污染。光催化降解技術(shù)主要利用納米T12作為光觸媒，通過活性氫氧自由基和超氧自由基的作用，在室溫下即可分解甲醛，該技術(shù)具有潛在的應(yīng)用前景，但目前光催化反應(yīng)需要紫外激發(fā)光源，對(duì)可見光利用效率極低，此外還存在催化劑易失活等問題。
[0005]低溫催化氧化技術(shù)在室溫下就可以將甲醛完全氧化為無毒無害的水(H2O)和二氧化碳(CO2),因而成為最具有應(yīng)用前景的室內(nèi)甲醛清除技術(shù)，且市場(chǎng)前景巨大。中國專利ZL 200410047973.7公開一種室溫下甲醛氣體氧化催化劑，該催化劑以金屬氧化物(A1203、N1、MnO2, S12和Fe2O3)為載體，以貴金屬(Pt、Ru、Au、Rh或Pd)為活性組分。
[0006]中國專利CN1795970A公開了一種高效的室溫條件催化甲醛的催化劑。該催化劑以Ce02、ZrO2, T12, Al2O3等金屬氧化物作為載體，以貴金屬Pt、Pd、Au、Ag等作為活性組分制備而成。
[0007]上述及其它甲醛催化氧化相關(guān)專利均未采用稀土改性無機(jī)氧化物負(fù)載貴金屬整體催化劑用于催化氧化低濃度室內(nèi)甲醛，并且它們?cè)诩兹┗钚詼y(cè)試中甲醛的初始濃度在幾十至幾百個(gè)ppm之間，未測(cè)試去除實(shí)際室內(nèi)環(huán)境中的低濃度甲醛。
[0008]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種室溫條件下用于清除室內(nèi)低濃度甲醛的高效催化劑。
[0010]本發(fā)明所述催化劑有以下兩種制備方法:
方法一
1:稀土硝酸鹽(Ln(NO3)3改性納米無機(jī)氧化物，采用普通浸潰法，稀土含量控制在
0.1?10%，最優(yōu)I?3%，所述稀土硝酸鹽是硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸釔、硝酸釤、硝酸鐠中的一種，所述納米無機(jī)氧化物是納米二氧化鈦、二氧化錫、氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵中的一種；:將步驟1:得到的稀土改性的納米無機(jī)氧化物涂敷在蜂窩陶瓷上，120 °C烘干，依次在300 1:和500°C焙燒lh，所述蜂窩陶瓷可以是堇青石、莫來石蜂窩陶瓷的一種，蜂窩陶瓷目數(shù)在200-400目之間；
5將貴金屬鹽前驅(qū)體浸潰在步驟2:制備蜂窩陶瓷載體上，貴金屬質(zhì)量含量控制在蜂窩陶瓷載體質(zhì)量的0.005-0.5%之間，60-120°C烘干，200-500°C焙燒2_6 h，所述貴金屬前驅(qū)體是Pt、Pd、Ag、Au、Rh、Ru前驅(qū)體中的一種或兩種；
I將步驟S制備的催化劑在200-500°C還原爐氫氣氛中還原2-6h，即得稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑。
[0011]方法二
X:漿料制備:稱取Ln (NO3) 3、無機(jī)納米氧化物、粘結(jié)劑Al2O3和Al (NO3) 3、去離子水，攪拌形成混合溶液，在球磨機(jī)中600-1200轉(zhuǎn)/min攪拌12_24h，得到漿液，所述稀土硝酸鹽(Ln (NO3) 3是硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸釔、硝酸釤、硝酸鐠中的一種，所述納米無機(jī)氧化物是納米二氧化鈦、二氧化錫、氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵中的一種；Ln (NO3) 3、無機(jī)納米氧化物、粘結(jié)劑Al2O3和Al (NO3)3的量分別是蜂窩陶瓷質(zhì)量的1-15%、5-30%、40-70%和10-30% ；
I掛漿:將蜂窩陶瓷浸潰在步驟X:配制好的漿料中，浸潰2-10分鐘后取出，采用空壓機(jī)吹盡孔道中的殘液，并在空氣中陰干，在烘箱中80-120°C下干燥2-12 h，依次在300°C和500°C馬弗爐中各焙燒1-4 h，所述蜂窩陶瓷可以是堇青石、莫來石蜂窩陶瓷的一種，蜂窩陶瓷目數(shù)在200-400目之間；
1.浸潰貴金屬:將步驟f制備的涂敷有稀土改性無機(jī)納米氧化物的蜂窩陶瓷分別浸潰在貴金屬鹽前驅(qū)體溶液中，貴金屬質(zhì)量含量控制在蜂窩陶瓷載體質(zhì)量的0.005-0.5%之間，60-120°C烘干，200-500°C焙燒2-6 h，所述貴金屬前驅(qū)體是Pt、Pd、Ag、Au、Rh、Ru前驅(qū)體中的一種或兩種；
I:將步驟S制備的催化劑在200-500°C還原爐氫氣氛中還原2-6 h，即得稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑。
[0012]本發(fā)明方法制備的催化劑催化性能測(cè)試過程如下:在2 m3密室中，采用鼓泡法，利用空氣將甲醛水溶液中甲醛鼓入密室中，通過美國INTERSCAN公司研發(fā)的甲醛氣體分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)密室內(nèi)甲醛的濃度變化，其中，控制進(jìn)密室中甲醛氣體初始濃度為0.4-0.6 ppm,用以模擬實(shí)際生活環(huán)境中催化劑清除甲醛情況。
[0013]本發(fā)明制備過程簡(jiǎn)單方便，同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明采用稀土改性無機(jī)納米氧化物，有利于提高金屬納米粒子的分散度和催化氧化甲醛活性。
[0014](2)本發(fā)明的整體催化劑可以在室溫條件下完全氧化甲醛，不需要借助光，電等復(fù)雜的外部輔助設(shè)備
(3)本發(fā)明的整體催化劑能在室溫下將室內(nèi)低濃度的有害甲醛氣催化氧化成無害的二氧化碳和水。
[0015](4)本發(fā)明整體催化劑采用直道孔式的蜂窩陶瓷為骨架，使用時(shí)，風(fēng)阻小效率高，對(duì)室內(nèi)低濃度甲醛的室溫催化氧化效果明顯，而且穩(wěn)定性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為稀土改性T12負(fù)載貴金屬Pt、Pd后的蜂窩陶瓷室溫催化氧化甲醛活性圖；圖中:初始甲醛濃度:0.6 ppm ;溫度:25 0C ;濕度:25%。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為了更清楚的說明本發(fā)明，列舉以下實(shí)施例，但其對(duì)本發(fā)明的范圍無任何限制。
[0018]實(shí)施例1
稱取一定量的La(NO3)3、Ce(NO3)3或Y(NO3)3等稀土鹽、T12，加入一定比例的粘結(jié)劑Al2O3和Al (NO3) 3，去離子水，形成混合溶液，在球磨機(jī)中中速攪拌24 h，得到一定濃度的漿液，將蜂窩陶瓷浸潰在配制好的漿液中，浸潰2分鐘后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后在120°C干燥2 h，依次在300 1:和500 1:空氣氛中各焙燒I h，得到涂敷有稀土改性納米T12的蜂窩陶瓷，在此過程中蜂窩陶瓷增重10%-20%。
[0019]實(shí)施例2
將實(shí)施例一得到的涂敷有稀土改性納米T12的蜂窩陶瓷分別浸潰在Pt (NH3) 4 (NO3) 2水溶液中，調(diào)節(jié)溶液中Pt前驅(qū)體的濃度以便控制整體催化劑中Pt等貴金屬的含量占總重的
0.01-0.5%，最后將負(fù)載Pt前驅(qū)體的整體催化劑于400°C在氫氣氛中處理4 h。
[0020]實(shí)施例3
將實(shí)施例一得到的涂敷有稀土改性納米T12的蜂窩陶瓷分別浸潰在Pd (NH3) 4 (NO3) 2水溶液中，調(diào)節(jié)溶液中Pt前驅(qū)體的濃度以便控制整體催化劑中Pd等貴金屬的含量占總重的
0.01-0.5%，最后將負(fù)載Pd前驅(qū)體的整體催化劑于400°C在氫氣氛中處理4 h。
[0021]實(shí)施例4
將實(shí)施例一得到的涂敷有稀土改性納米T12的蜂窩陶瓷分別浸潰在PdCl2水溶液中，調(diào)節(jié)溶液中Pd前驅(qū)體的濃度以便控制整體催化劑中Pd等貴金屬的含量占總重的
0.01-0.5%，最后將負(fù)載Pd前驅(qū)體的整體催化劑于400°C在氫氣氛中處理4 h。
[0022]實(shí)施例5
將實(shí)施例一得到的涂敷有稀土改性納米T12的蜂窩陶瓷分別浸潰在氯鉬酸水溶液中，調(diào)節(jié)溶液中Pt前驅(qū)體的濃度以便控制整體催化劑中Pt等貴金屬的含量占總重的
0.01-0.5%，最后將負(fù)載Pt前驅(qū)體的整體催化劑于400°C在氫氣氛中處理4 h。
[0023] 實(shí)施例6
將實(shí)施例一得到的涂敷有稀土改性納米T12的蜂窩陶瓷分別浸潰在Pt和Pd前驅(qū)物以比例配成的水溶液中，調(diào)節(jié)溶液中Pt前驅(qū)體的濃度以便控制整體催化劑中Pt、Pd貴金屬總的含量占載體總重的0.01-0.5%，最后將負(fù)載Pt、Pd前驅(qū)體的整體催化劑于400°C在氫氣氛中處理4 ho
【權(quán)利要求】
1.一種室溫消除甲醛稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑制備方法，其特征是: Φ稀土硝酸鹽(Ln(NO3)3改性納米無機(jī)氧化物，采用普通浸潰法，稀土含量控制在0.1?10%，最優(yōu)I?3%， ■f)將步驟I得到的稀土改性的納米無機(jī)氧化物涂敷在蜂窩陶瓷上，120 °C烘干，依次在300 1:和500°C焙燒Ih ； 1.將貴金屬鹽前驅(qū)體浸潰在步驟制備蜂窩陶瓷載體上，貴金屬質(zhì)量含量控制在蜂窩陶瓷載體質(zhì)量的0.005-0.5%之間，60-120°C烘干，200-500°C焙燒2_6 h ； φ將步驟制備的催化劑在200-500°C還原爐氫氣氛中還原2-6h,即得稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑。
2.一種室溫消除甲醛稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑制備方法，其特征是: I漿料制備:稱取Ln (NO3)3、無機(jī)納米氧化物、粘結(jié)劑Al2O3和Al (NO3) 3、去離子水，攪拌形成混合溶液，在球磨機(jī)中600-1200轉(zhuǎn)/min攪拌12_24h，得到漿液，所述稀土硝酸鹽(Ln (NO3) 3是硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸釔、硝酸釤、硝酸鐠中的一種，所述納米無機(jī)氧化物是納米二氧化鈦、二氧化錫、氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵中的一種；Ln (NO3) 3、無機(jī)納米氧化物、粘結(jié)劑Al2O3和Al (NO3)3的量分別是蜂窩陶瓷質(zhì)量的1-15%、5-30%、40-70%和10-30% ； I掛漿:將蜂窩陶瓷浸潰在步驟I配制好的漿料中，浸潰2-10分鐘后取出，采用空壓機(jī)吹盡孔道中的殘液，并在空氣中陰干，在烘箱中80-120°C下干燥2-12 h，依次在300°C和500°C馬弗爐中各焙燒1-4 h，所述蜂窩陶瓷可以是堇青石、莫來石蜂窩陶瓷的一種，蜂窩陶瓷目數(shù)在200-400目之間； X浸潰貴金屬:將步驟1.制備的涂敷有稀土改性無機(jī)納米氧化物的蜂窩陶瓷分別浸潰在貴金屬鹽前驅(qū)體溶液中，貴金屬質(zhì)量含量控制在蜂窩陶瓷載體質(zhì)量的0.005-0.5%之間，60-120°C烘干，200-500°C焙燒2-6 h，所述貴金屬前驅(qū)體是Pt、Pd、Ag、Au、Rh、Ru前驅(qū)體中的一種或兩種； 1.將步驟制備的催化劑在200-500°C還原爐氫氣氛中還原2-6 h，即得稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的一種室溫消除甲醛稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑制備方法，其特征是:所述稀土硝酸鹽是硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸釔、硝酸釤、硝酸鐠中的一種，所述納米無機(jī)氧化物是納米二氧化鈦、二氧化錫、氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的一種室溫消除甲醛稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑制備方法，其特征是:所述蜂窩陶瓷是堇青石、莫來石蜂窩陶瓷的一種，蜂窩陶瓷目數(shù)在200-400目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的的一種室溫消除甲醛稀土改性負(fù)載型貴金屬整體催化劑制備方法，其特征是:所述貴金屬前驅(qū)體是Pt、Pd、Ag、Au、Rh、Ru前驅(qū)體中的一種或兩種。
【文檔編號(hào)】B01J23/63GK104174395SQ201410379345
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】王翔, 彭洪根, 應(yīng)家偉 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)