一種吸附催化劑及其制備方法和應(yīng)用和一種空氣凈化方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種吸附催化劑的制備方法以及由該方法得到的吸附催化劑，和一種 本發(fā)明的吸附催化劑在凈化含氣態(tài)污染物的空氣中的應(yīng)用，以及一種空氣凈化方法及其在 具有空氣凈化功能的家用電器中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 封閉空間如室內(nèi)、車(chē)內(nèi)環(huán)境受外界環(huán)境影響以及空間內(nèi)部產(chǎn)生一定濃度的氣態(tài)污 染物。隨著物質(zhì)生活水平的逐步提高，尤其是近年來(lái)空氣細(xì)顆粒物的爆發(fā)，氣態(tài)污染物的危 害得到了極大關(guān)注，以甲醛、臭氧、一氧化碳和TVOCs等為代表的氣態(tài)污染物是封閉空間內(nèi) 最為常見(jiàn)的污染物質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間暴露于低濃度的上述氣態(tài)污染物會(huì)對(duì)人體造成長(zhǎng)期或者短期 傷害，甚至引起疾病。因此對(duì)封閉空間內(nèi)的氣態(tài)污染物的治理勢(shì)在必行。
[0003] 目前，封閉空間氣態(tài)污染物去除技術(shù)方興未艾。去除氣態(tài)污染物的方法主要有吸 附法和催化凈化法。由于氣態(tài)污染物在吸附劑上的吸附容量容易飽和，因此不及時(shí)處理吸 附劑可能會(huì)造成二次污染，對(duì)環(huán)境和人體造成更大傷害。催化凈化法是降解上述氣態(tài)污染 物的有效方法。通常氣態(tài)污染物在較低溫度下轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳等小分子無(wú)毒物質(zhì)。
[0004] 目前的制備方法往往采用金屬蜂窩與無(wú)機(jī)材料涂覆高溫?zé)Y(jié)的方式制備，從而導(dǎo) 致用于催化凈化法的整體式催化劑存在著諸多的問(wèn)題，如載體與催化劑活性組分結(jié)合強(qiáng)度 低問(wèn)題，即無(wú)機(jī)材料與金屬蜂窩材質(zhì)的不相容性，導(dǎo)致無(wú)機(jī)材料容易剝離，熱穩(wěn)定性低以及 機(jī)械強(qiáng)度低；另外還存在著風(fēng)阻大、氣態(tài)污染物在催化劑活性組分的傳質(zhì)過(guò)程差的問(wèn)題，由 此導(dǎo)致催化劑的壽命短以及催化活性差。如CN103877994A采用Fe-Cr-Al為惰性載體，以 Θ -氧化鋁、氧化鈰和貴金屬為粘結(jié)層及活性組分制備催化劑，但是顯然以金屬材料和無(wú)機(jī) 氧化物材料之間的結(jié)合強(qiáng)度低，導(dǎo)致催化劑熱穩(wěn)定性及機(jī)械穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)吸附催化劑對(duì)氣態(tài)污染物催化氧化中存在的不 足，提出了一種吸附催化劑及其制備方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種吸附催化劑的制備方法，該方法包 括：
[0007] (1)將能夠?qū)鈶B(tài)污染物氧化的催化活性組分源分散在熔融的金屬鋁液中，得到 涂料；
[0008] (2)將所述涂料浸漬規(guī)整結(jié)構(gòu)載體，然后冷卻。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了按照本發(fā)明所述的制備方法制備得到的吸 附催化劑。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了本發(fā)明所述的吸附催化劑在凈化含氣態(tài)污 染物的空氣中的應(yīng)用。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明提供了一種空氣凈化方法，該方法包括：
[0012] (1)除去待凈化空氣中的顆粒物；
[0013] (2)在加熱條件下，將去除顆粒物的空氣與吸附催化劑接觸；
[0014] (3)可選的，將與吸附催化劑接觸后的空氣進(jìn)行加濕；其中，所述吸附催化劑為本 發(fā)明所述的吸附催化劑。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，本發(fā)明提供了本發(fā)明的空氣凈化方法在具有空氣凈化功 能的家用電器中的應(yīng)用。
[0016] 按照本發(fā)明的方法得到的吸附催化劑結(jié)合強(qiáng)度高、風(fēng)阻小、熱穩(wěn)定性高、機(jī)械穩(wěn)定 性高且催化活性強(qiáng)。
[0017] 本發(fā)明的空氣凈化方法，能夠在較高的凈化溫度下操作，由此有效提高了凈化率。
[0018] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020] 如前所述，本發(fā)明提供了一種吸附催化劑的制備方法，該方法包括：
[0021] (1)將能夠?qū)鈶B(tài)污染物氧化的催化活性組分源分散在熔融的金屬鋁液中，得到 涂料；
[0022] (2)將所述涂料浸漬規(guī)整結(jié)構(gòu)載體，然后冷卻。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的方法，冷卻的方法無(wú)特殊要求，可以自然冷卻或者置于低溫中迅速 冷卻。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選熔融的金屬鋁液的溫度為660_800°C。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選熔融的金屬鋁液按如下步驟制備：將金屬鋁源在高于鋁 熔點(diǎn)O-KKTC的溫度下進(jìn)行加熱熔融。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的方法，金屬鋁源的種類(lèi)可選范圍較寬，優(yōu)選金屬鋁源為鋁粉、鋁條和 鋁片中的一種或多種。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述能夠?qū)鈶B(tài)污染物氧化的催化活性組分源為過(guò)渡金 屬氧化物和/或貴金屬，且在熔融的金屬鋁液溫度下不發(fā)生化學(xué)變化。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的方法，所述過(guò)渡金屬氧化物的種類(lèi)的可選范圍較寬，本領(lǐng)域常規(guī)使 用的過(guò)渡金屬氧化物均可以用于本發(fā)明，針對(duì)本發(fā)明，優(yōu)選所述過(guò)渡金屬氧化物為CuO、NiO 和Co3O4中的一種或多種，更優(yōu)選為Co 304。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的方法，所述貴金屬的種類(lèi)的可選范圍較寬，本領(lǐng)域常規(guī)使用的貴金 屬均可用于本發(fā)明，針對(duì)本發(fā)明，優(yōu)選所述貴金屬為Pt、Pd、Ru、Rh、Au和Ag中的一種或多 種，更優(yōu)選為Au。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述能夠?qū)鈶B(tài)污染物氧化的催化活性組分源為過(guò)渡金 屬氧化物和貴金屬的混合物，貴金屬與過(guò)渡金屬氧化物的質(zhì)量比為（〇. 01-5) : 100,優(yōu)選為 (0· 5-2):100〇
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述能夠?qū)鈶B(tài)污染物氧化的催化活性組分源與熔融的 金屬鋁液的質(zhì)量比為（0. 01-10): 100,優(yōu)選為（1-8): 100。由此可以提高吸附催化劑的結(jié)合 強(qiáng)度。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選涂料的用量使得冷卻后涂層的厚度為0. 1-500 μπι，優(yōu)選 為 1-50 μ m。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的方法，本發(fā)明對(duì)所述規(guī)整結(jié)構(gòu)載體的性質(zhì)無(wú)特殊要求，優(yōu)選所述規(guī) 整結(jié)構(gòu)載體在所述熔融的金屬鋁液溫度下不發(fā)生物理變化或化學(xué)變化，更優(yōu)選所述規(guī)整結(jié) 構(gòu)載體的熔點(diǎn)高于熔融的金屬鋁液溫度，進(jìn)一步優(yōu)選所述規(guī)整結(jié)構(gòu)載體為多孔金屬材料， 例如為Fe-Cr-Al合金、Fe-Ni-Cr合金、Ni-Cr合金、Ni-Fe合金、Fe和Cu中的一種或多種， 優(yōu)選為Fe-Cr-Al合金。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述規(guī)整結(jié)構(gòu)載體的通孔率為80% -99%，優(yōu)選為 85 % -99 %，進(jìn)一步優(yōu)選為 95 % -99 %。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述規(guī)整結(jié)構(gòu)載體上的孔的孔徑為0. 01-lcm，優(yōu)選為 0. 05-0. 3cm〇
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，優(yōu)選所述規(guī)整結(jié)構(gòu)載體的通孔率為 80% -99 %，優(yōu)選為85 % -99 %，進(jìn)一步優(yōu)選為95 % -99% ;優(yōu)選所述規(guī)整結(jié)構(gòu)載體上的孔 的孔徑為〇· 01-lcm，優(yōu)選為0· 05-0. 3cm。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述規(guī)整結(jié)構(gòu)載體的橫截面的孔結(jié)構(gòu)為圓形、方形和三 角形結(jié)構(gòu)中的一種或多種，優(yōu)選為圓形和/或方形，更優(yōu)選為方形。
[0038] 本發(fā)明提供了按照本發(fā)明所述的制備方法制備得到的吸附催化劑。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的吸附催化劑，優(yōu)選所述吸附催化劑經(jīng)過(guò)IkW超聲振動(dòng)Ih測(cè)試，質(zhì)量 損失為〇_5%。
[0040] 本發(fā)明的吸附催化劑具有極好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，因此吸附催化劑能夠在 高溫下操作，由此能夠提高吸附催化效率。
[0041] 本發(fā)明中，以金屬Al為粘結(jié)層，將催化活性組分與規(guī)整結(jié)構(gòu)載體粘結(jié)在一起，所 得吸附催化劑具有高溫穩(wěn)定性以及高機(jī)械穩(wěn)定性。
[0042] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，以多孔規(guī)整結(jié)構(gòu)載體為載體，利用多孔結(jié)構(gòu)增加了氣 態(tài)污染物在多孔催化劑孔道的反應(yīng)時(shí)間，從而提高了吸附催化劑催化凈化氣態(tài)污染物的效 率。且開(kāi)放的多孔結(jié)構(gòu)具有壓降小的特性，保證了吸附催化劑的催化性能及應(yīng)用性能。
[0043] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，利用熔融Al為粘結(jié)層浸漬冷凝，含催化劑Al層在多孔金 屬載體表面分布均勻，無(wú)堵孔現(xiàn)象；且與其他方法相比，制備方式簡(jiǎn)單，操作成本降低，可以 實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
[0044] 本發(fā)明提供了本發(fā)明所述的吸附催化劑在凈化含氣態(tài)污染物的空氣中的應(yīng)用。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用，優(yōu)選所述氣態(tài)污染物包括臭氧、甲醛、一氧化碳、VOCs和 SVOCs中的一種或多種。
[0046] 如前所述，本發(fā)明提供了一種空氣凈化方法，該方法包括：
[0047] (1)除去待凈化空氣中的顆粒物；
[0048] (2)在加熱條件下，將去除顆粒物的空氣與吸附催化劑接觸；
[0049] (3)可選的，將與吸附催化劑接觸后的空氣進(jìn)行加濕；其中，所述吸附催化劑為本 發(fā)明所述的吸附催化劑。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟（2)中所述接觸的溫度為25-250°C。
[0051] 本發(fā)明的空氣凈化方法，能夠在較高的凈化溫度下操作，由此有效提高了凈化率。
[0052] 本發(fā)明提供了本發(fā)明的空氣凈化方法在具有空氣凈化功能的家用電器中的應(yīng)用。