一種用于室溫消除甲醛的催化劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明特別涉及一種用于室溫甲醛凈化的二氧化鈰負(fù)載納米鈀催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于新裝修的房屋來(lái)說(shuō)，嚴(yán)重的室內(nèi)空氣污染已經(jīng)成為了人們最為關(guān)注的問(wèn)題之一。在眾多的污染物當(dāng)中，甲醛是一種典型的，危害嚴(yán)重的氣體有機(jī)污染物。長(zhǎng)期曝露在還有甲醛的環(huán)境中，會(huì)刺激人的眼、鼻、喉器官，導(dǎo)致皮疹等嚴(yán)重過(guò)敏癥狀，除此之外，甲醛也被認(rèn)為是一種潛在的致癌物質(zhì)。根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《居室空氣中甲醛的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定:居室空氣中甲醛的最高容許濃度為0.08毫克/立方米，然而中國(guó)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作委員會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，中國(guó)新裝修家庭甲醛超標(biāo)百分之六十以上。因此，如何消除室內(nèi)甲醛的污染，已經(jīng)成為改善人們居住環(huán)境的一個(gè)重要問(wèn)題。
[0003]常規(guī)消除室內(nèi)甲醛的方法包括:吸附法、光催化法和催化氧化法。其中吸附法和光催化法，常常存在吸附能力有限，需要額外能量輸入，存在二次污染等問(wèn)題。相對(duì)來(lái)說(shuō)，催化氧化法，利用空氣中的氧氣，將甲醛轉(zhuǎn)化為無(wú)污染的二氧化碳和水，是一種更清潔，方便的消除甲醛污染的方法。目前，常見(jiàn)的甲醛催化氧化催化劑都需要加熱才能實(shí)現(xiàn)甲醛的完全轉(zhuǎn)化，在室溫下能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度甲醛的完全氧化的催化劑較少。因此，尋求室溫下能消除高濃度甲醛污染的催化劑成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:提供一種用于高效凈化室內(nèi)甲醛的納米材料。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]1.二氧化鈰納米立方塊載體的制備。
[0007]稱(chēng)取一定量Ce (NO3) 3.6H20溶于水中，后加入一定量NaOH使得Ce (NO3) 3.6H20與NaOH的質(zhì)量比為:Ce (NO3) 3.6H20: NaOH=I: 10-1: 15.將混合后的體系轉(zhuǎn)移到帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，于140-200°C下反應(yīng)20-24小時(shí)，所得沉淀經(jīng)抽濾，洗滌，烘干備用。
[0008]2.二氧化鈰負(fù)載納米鈀催化劑。
[0009]稱(chēng)取一定量上述二氧化鈰納米立方塊載體分散于去離子水中，加入一定量PdCl2或Pd(NO3)3前驅(qū)體。以催化劑重量為100 %計(jì)，使得前驅(qū)體(以Pd質(zhì)量計(jì))質(zhì)量比為0.5-2% ο前驅(qū)體充分溶解后，加入NaOH使得體系pH=7-10,然后加入過(guò)量硼氫化鈉還原,所得產(chǎn)物經(jīng)抽濾，洗滌，烘干，即為目標(biāo)催化劑。
[0010]本發(fā)明具有如下有利效果:
[0011]所述二氧化鈰負(fù)載鈀催化劑經(jīng)由催化氧化機(jī)制消除室內(nèi)甲醛，利用鈀作為活性組分，相對(duì)于現(xiàn)今較多使用的負(fù)載鉬催化劑更為經(jīng)濟(jì)。催化劑使用條件簡(jiǎn)單，操作方便，無(wú)需外加光源以及頻繁更換?？捎行У脑谑覝叵聦⒓兹┭趸癁槎趸己退?，不存在一氧化碳或者甲酸等二次污染物，甲醛轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100%。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限定性的實(shí)施案例如下(下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中的試驗(yàn)材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為自常規(guī)化學(xué)試劑商店購(gòu)買(mǎi)得到的):
[0013]實(shí)施案例一:
[0014](I) 二氧化鈰納米立方塊的制備
[0015]稱(chēng)取1.0g Ce (NO3)3 *6H20(99.5% )溶于 15ml 水中，加入 25ml 含 12gNa0H 的水溶液劇烈攪拌十分鐘，然后將混合體系轉(zhuǎn)移至50ml反應(yīng)釜中，200°C下反應(yīng)24小時(shí)候自然冷卻至室溫。所得沉淀抽濾，經(jīng)水洗，醇洗后50°C下烘干過(guò)夜，即得二氧化鈰納米立方塊載體。
[0016](2) 二氧化鈰負(fù)載納米鈀
[0017]稱(chēng)取1.0g上述載體，分散在400ml去離子水中，加入0.0167g PdCl2，攪拌至PdCl2充分溶解后，用0.5mol / L NaOH水溶液將pH調(diào)至7，攪拌十分鐘后，加入5ml0.15mol / LNaBH4水溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)后，抽濾，所得灰白色沉淀經(jīng)水洗，醇洗后50°C下烘干過(guò)夜，即得二氧化鈰負(fù)載鈀催化劑。
[0018](3)催化性能評(píng)價(jià)
[0019]取0.1g 二氧化鈰負(fù)載鈀催化劑，放置于管式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件如下:氧氣20%，氮?dú)?0%，甲醛氣體由甲醛氣體發(fā)生器產(chǎn)生，控制甲醛含量為400ppm，反應(yīng)空速(GHSV)為2500(?-1,反應(yīng)溫度為室溫(273.15K)，經(jīng)GC-FID檢測(cè)，甲醛轉(zhuǎn)化率為100%。
[0020]實(shí)施案例二:
[0021](I) 二氧化鈰納米立方塊的制備
[0022]稱(chēng)取1.0g Ce(NO3)3.6Η20(99.5% )溶于 15ml 水中，加入 25ml 含 20gNa0H 的水溶液劇烈攪拌十分鐘，然后將混合體系轉(zhuǎn)移至50ml反應(yīng)釜中，150°C下反應(yīng)20小時(shí)候自然冷卻至室溫。所得沉淀抽濾，經(jīng)水洗，醇洗后50°C下烘干過(guò)夜，即得二氧化鈰納米立方塊載體。
[0023](2) 二氧化鈰負(fù)載納米鈀
[0024]同實(shí)施案例一的步驟(2)。
[0025](3)催化性能評(píng)價(jià)
[0026]取0.1g 二氧化鈰負(fù)載鈀催化劑，放置于管式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件如下:氧氣20%，氮?dú)?0%，甲醛氣體由甲醛氣體發(fā)生器產(chǎn)生，控制甲醛含量為400ppm，空氣濕度為50%，反應(yīng)空速(GHSV)為2500(?-1,反應(yīng)溫度為室溫(273.15K)，經(jīng)GC-FID檢測(cè)，甲醛轉(zhuǎn)化率為100%。
[0027]實(shí)施案例三:
[0028](I) 二氧化鈰納米立方塊的制備
[0029]同實(shí)施案例一的步驟(I)。
[0030](2) 二氧化鈰負(fù)載納米鈀
[0031 ] 稱(chēng)取1.0g上述載體，分散在400ml去離子水中，加入0.0433gPd (NO3) 3，攪拌至Pd(NO3)3充分溶解后，用0.5mol / L NaOH水溶液將pH調(diào)至9，攪拌十分鐘后，加入5ml0.15mol / L NaBH4水溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)后，抽濾，所得灰白色沉淀經(jīng)水洗，醇洗后50°C下烘干過(guò)夜，即得二氧化鈰負(fù)載鈀催化劑。
[0032](3)催化性能評(píng)價(jià)
[0033]同實(shí)施案例一的步驟(3)，經(jīng)GC-FID檢測(cè)，甲醛轉(zhuǎn)化率為100%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明為一種用于室溫消除甲醛污染的納米二氧化鈰負(fù)載鈀催化劑，其特征在于，采用二氧化鈰納米立方塊為載體，負(fù)載納米金屬鈀顆粒作為活性組分。
2.權(quán)利要求1中所述催化劑，其特征在于，催化劑制備包括以下步驟: (1)二氧化鈰納米立方塊載體的制備。 (2)二氧化鈰納米立方塊負(fù)載鈀納米顆粒的方法，其特征在于采用沉積沉淀法。
3.權(quán)利要求2(1)中所述納米二氧化鈰立方塊載體的制備，其特征在于采用水熱方法合成: 稱(chēng)取一定量Ce (NO3) 3.6H20溶于水中，后加入一定量NaOH使得Ce (NO3) 3.6H20與NaOH的質(zhì)量比為:Ce (NO3) 3.6H20: NaOH=I: 10-1: 15。將混合后的體系轉(zhuǎn)移到帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，于140-200°C下反應(yīng)20-24小時(shí)，所得沉淀經(jīng)抽濾，洗滌，烘干，所得固體即為二氧化鈰納米立方塊載體。
4.權(quán)利要求2(2)中所述二氧化鈰納米立方塊負(fù)載鈀納米顆粒的方法，其特征在于制備條件如下: 稱(chēng)取一定量上述二氧化鈰納米立方塊載體分散于去離子水中，加入一定量PdCl2或Pd (NO3) 3前驅(qū)體。前驅(qū)體充分溶解后，加入NaOH使得體系pH=7_10,然后加入過(guò)量硼氫化鈉還原，所得產(chǎn)物經(jīng)抽濾，洗滌，烘干，即為目標(biāo)催化劑。
5.權(quán)利要求4中所述催化劑，其特征在于，以催化劑重量為100%計(jì)，前驅(qū)體(以Pd質(zhì)量計(jì))質(zhì)量比為0.5-2% ο
6.權(quán)利要求1中所述納米二氧化鈰負(fù)載鈀催化劑的用途，其特征在于，所述催化劑在無(wú)光條件下，能在室溫下降空氣中甲醛氧化為無(wú)毒的二氧化碳和水。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于室溫甲醛凈化的納米二氧化鈰負(fù)載納米鈀催化劑。本發(fā)明以二氧化鈰納米立方塊為載體，通過(guò)沉積沉淀法將納米鈀負(fù)載于載體表面，得到了負(fù)載型催化劑。采用本發(fā)明所述用于室溫甲醛凈化的負(fù)載型催化劑，可以將大部分或者全部甲醛在室溫條件下轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，沒(méi)有甲酸、一氧化碳等副產(chǎn)物，甲醛轉(zhuǎn)化率可高達(dá)100％。
【IPC分類(lèi)】B01D53-72, B01J23-63, B01D53-86
【公開(kāi)號(hào)】CN104722299
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310704279
【發(fā)明人】周克斌, 譚弘毅
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月20日