專利名稱：一種室溫完全去除室內空氣中甲醛的催化劑的制作方法
技術領域：
本發明為一種高效抗濕室溫去除甲醛的催化技術，涉及環保、空氣污染物治理和環境保護等領域。其特征在于采用蜂窩陶瓷為載體，以先負載介孔二氧化鈰&02為基體，以后負載鉬(Pt)為活性組分。介孔CeO2基體的特征在于介孔的孔徑為O. 5-3nm。P t與CeO2的重量比為O 5%。本發明還涉及上述的介孔材料制備方法。本發明還涉及上述介孔材料應用于各種環保和空氣甲醛污染物的治理。
背景技術：
世界衛生組織國際癌癥研究機構(IARC)組織指出甲醛會導致人類致癌。研究表明甲醛是一種毒性較高的物質，短期接觸甲醛會刺激眼睛、鼻腔和呼吸道而引起過敏反應；長期接觸低劑量甲醛可以增加鼻咽癌、白血病和死亡的可能性。因此，中國的《室內空氣質量標準》(GB/T18883-2002)中規定室內空氣中甲醛的衛生標準(最高允許濃度)分別為O. 10mg/m3。同時，隨著我國經濟的高速發展和人民生活水平的穩步提高，由房地產業和建筑業帶動的裝修行業得到了空前的發展。因此，由裝修或裝飾材料而造成的空氣甲醛污染問題非常嚴重，已經引起全球極大的關注，去除室內空氣中的甲醛迫在眉睫。凈化甲醛的方法包括吸附法、化學反應法、光催化氧化法和熱催化氧化法。目前短期有效的方法是化學反應法，即通過化學試劑與甲醛反應以達到去除空氣中甲醛的目的，其主要缺點在于化學試劑有時候不安全、成本高、只能一次使用，且可能會造成二次污染等。常見化學反應法甲醛通過高錳酸鉀負載載在氧化鋁或活性碳做成的過濾器后生成水和二氧化碳。但是，一旦高錳酸鉀完全消耗，過濾器將會失效。往空氣中噴灑化學試劑或將污染空氣通入化學試劑溶液，由化學試劑(如有機胺等)與甲醛絡合生成其它的化學物質。除了成本高外，更甚是其所生成的物質本身具有一定毒性，通常以氣溶膠顆粒的形式懸浮在空氣中，可以直接進入人體呼吸道和肺部，對人體危害更大。吸附法和光催化法也是常用的去除室內空氣中甲醛污染物的方法。吸附法中常用吸附劑是高比表面的多孔材料如活性炭、分子篩等。因為甲醛的沸點較低(_20°C)且分子具有較強的極性，所以在室溫下氣態甲醛在表面為非極性或者弱極性活性炭等材料上的吸附一般較弱，因此在實際應用中通常需要對這些多孔物質進行改性，以提高其吸附能力。然而，無論物理吸附還是化學吸附都不能得到滿意的效果，因為當吸附和脫附達到平衡時(即吸附飽和時)，吸附劑就會失效或需要再生。光催化氧化甲醛技術中常用的催化劑是TiO2，然而在真實條件較低的甲醛去除效率限制了光催化廣泛的應用。還有，通過對光催化劑的改性使其電子的遷移發生在可見光區等問題仍然是光催化降解甲醛乃至整個光催化領域中亟待解決的問題。催化氧化法降解空氣中的甲醛是一種長效的方法，最為關鍵的是催化劑。美國專利US 5585083發明了一種Pt/Sn02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% )導致催化劑的價格昂貴，因此這種催化劑只能應用一些軍工或者宇航等特殊場合。中國專利CN1698932A用負載金的稀土氧化物或者吸附復合氧化物催化劑，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用的最大障礙。本發明的目的是提供一種在室溫和高濕度的條件下高效去除甲醛的蜂窩陶瓷催化材料，即將空氣中的甲醛完全氧化成二氧化碳(CO2)和水(H2O),適用于空氣中的甲醛污染物的去除。環保催化氧化去除空氣中的甲醛引起了世界的重視，因為催化劑不需要額外的光或電能就可以將空氣中的甲醛轉化為無害的H2O和CO2，其優勢是處理甲醛效率高，沒有二次污染以及不存在吸附飽和等問題。
發明內容
本發明的目的I :提供一種高效室溫去除甲醛的介孔材料。 本發明的目的2 :提供一種高效室溫去除甲醛的介孔材料的制備方法。本發明的目的是通過以下方案來實現本發明提供的高效室溫去除甲醛，采用以下方案實施I.介孔二氧化鈰納米材料的制備將IOg的P123加入含O. Olmol的Ce(NO3)4的250ml水溶液中，在不斷攪拌條件下加入40ml三辛胺，得到溶膠，然后將密封并在50°C條件下晶化24h后，將溶膠轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的釜中，于100°C下水熱24h，所得產物經去離子水和乙醇反復洗滌后，放入電熱真空干燥箱中于100°C下真空干燥24h :最后放入馬弗爐中于500°C下煅燒6h脫除模板劑，所得粉末即為介孔氧化鈰樣品。2.蜂窩陶瓷載體負載介孔二氧化鈰納米材料的制備(I)稱取一定量摻雜的介孔二氧化鈰納米材料，加入一定比例的去離子水和粘合齊 。根據黏度和粒徑的要求，將粘合劑與介孔二氧化鈰納米材料混合懸乳液高速攪拌I 24h，得到一定濃度的介孔二氧化鈰納米材料漿液。(2)采用真空-負壓抽提技術將上述介孔二氧化鈰納米材料漿液涂覆在預先處理好的蜂窩陶瓷上，在200 800°C焙燒I 36h，得到負載摻雜介孔二氧化鈰納米材料。3.介孔二氧化鈰納米材料負載Pt的方法，其特征在于采用氣相還原法或液相還原法制備(I)氣相還原法將上述的負載介孔二氧化鈰納米材料(權利要求6制備的)浸潰在亞硝基二胺合鉬(Pt(NH3)2(NO2)2)或氯鉬酸(H2PtCl6)混合溶液中，干燥后在200 400°C焙燒I 36h，然后在H2氣氛中在200 400°C還原I 36h，或采用一定波長和光強的UV照射I 72h。(2)液相還原法將負載介孔二氧化鈰整體型材料浸潰在一定濃度Pt (NH3) 2 (NO2) 2或H2PtCl6混合溶液中，然后加入還原劑，如NaBH4、甲醛、乙二醇、葡萄糖或者具有還原性能的有機物，在一定的溫度下反應I 6h，干燥后在200 400°C焙燒I 36h。本發明技術效果本發明的技術效果是一種室溫可以徹底去除空氣中的甲醛技術的特征在無光的存在下室溫常濕條件下將氧化空氣中濃度為O. 010 50mg/m3的甲醛轉化成無毒的CO2和H2O。本發明的優點I.高效性和廣譜性本發明的高效室溫去除甲醛催化技術，采用催化的方法，對甲醛有很好的去除能力。2.高穩定性和長效性本發明的抗菌材料拋棄了吸附技術，采用催化活化氧機理，甲醛去除時催化劑不消耗，具有很好的長效性，很高的穩定性和優良的經濟性，并對人體無任何不良副作用。3.無毒性和無副作用 本發明的高效室溫去除甲醛的催化技術，當應用于空氣凈化產品時，無毒性，不會有副產物一氧化碳(CO)和甲酸產生。
具體實施例方式實施例一介孔二氧化鈰納米材料的制備將IOg的P123加入含O. Olmol的Ce(NO3)4的250ml水溶液中，在不斷攪拌條件下加入40ml三辛胺，得到溶膠，然后將密封并在50°C條件下晶化24h后，將溶膠轉移至帶有聚四氟乙烯內襯的釜中，于100°C下水熱24h，所得產物經去離子水和乙醇反復洗滌后，放入電熱真空干燥箱中于100°C下真空干燥24h :最后放入馬弗爐中于500°C下煅燒6h脫除模板劑，所得粉末即為介孔氧化鈰樣品。小角XRD和HRTEM分析證明CeO2的孔徑為2nm。蜂窩陶瓷載體負載介孔二氧化鈰納米材料的制備，稱取一定量摻雜的介孔二氧化鈰納米材料，加入一定比例的去離子水和粘合劑。根據黏度和粒徑的要求，將粘合劑與介孔二氧化鈰納米材料混合懸乳液高速攪拌I 24h，得到一定濃度的介孔二氧化鈰納米材料漿液。采用真空-負壓抽提技術將上述介孔二氧化鈰納米材料漿液涂覆在預先處理好的蜂窩陶瓷上，在200 800°C焙燒I 36h，得到負載摻雜介孔二氧化鈰納米材料。介孔二氧化鈰納米材料負載Pt的方法，其特征在于采用氣相還原法。將上述的負載介孔二氧化鈰納米材料(權利要求6制備的)浸潰在亞硝基二胺合鉬(Pt(NH3)2(NO2)2)或氯鉬酸(H2PtCl6)混合溶液中，干燥后在200 400°C焙燒I 36h，然后在H2氣氛中在200 400°C還原I 36h，或采用一定波長和光強的UV照射I 72h。催化劑的性能測試在連續流動的固定床反應器上進行。在催化劑性能測試之前沒有對催化劑作任何處理，粉末催化劑經過壓片，粉碎制成O. 25 O. 50mm的顆粒樣，然后將O. 2g顆粒樣裝于一個玻璃管中，在室溫(20°C)和相對濕度為50%的條件下，通入含5. Omg/m3甲醛的空氣，風速為2. 5m/s。反應器出口氣體同時用FTIR紅外分析儀、痕量氣體分析質譜儀和Aglient 7890A氣相色譜分析儀同時檢測。結果見表I。表I.介孔二氧化鈰納米材料負載Pt的測試結果。
權利要求
1.本發明為ー種高效抗濕室溫去除甲醛的催化技術，其特征在于采用蜂窩陶瓷為載體，以先負載介孔ニ氧化鈰CeO2為基體，以后負載鉬(Pt)為活性組分。
2.權利要求I中的ー種高效抗濕室溫去除甲醛的催化技術，其特征催化劑在于其制備如下 (1)介孔ニ氧化鈰納米材料的制備。
(2)蜂窩陶瓷載體負載介孔ニ氧化鈰納米材料的制備。
(3)介孔ニ氧化鈰納米材料負載Pt的方法，其特征在于采用氣相還原法或液相還原法制備。
3.權利要求2(1)中介孔ニ氧化鈰納米材料的制備方法，其特征在于采用水熱方法合成 將一定量的P123加入含O. Olmol的Ce (NO3)4的250ml水溶液中，在不斷攪拌條件下加入40ml三辛胺，得到溶膠，然后將密封并在50°C晶化24h后，將溶膠轉移至帶有聚四氟こ烯內襯的釜中，于100°C下水熱24h，所得產物經去離子水和こ醇反復洗滌后，放入電熱真空干燥箱中于100°C下真空干燥24h :最后放入馬弗爐中于500°C下煅燒6h脫除模板劑，所得粉末即為介孔氧化鈰樣品。
4.權利要求2(2)蜂窩陶瓷載體負載介孔ニ氧化鈰納米材料的制備，其特征在于制備的條件如下 (1)稱取一定量摻雜的介孔ニ氧化鈰納米材料，加入一定比例的去離子水和粘合劑。根據黏度和粒徑的要求，將粘合劑與介孔ニ氧化鈰納米材料混合懸乳液高速攪拌I 24h，得到一定濃度的介孔ニ氧化鈰納米材料漿液。
(2)采用真空-負壓抽提技術將上述介孔ニ氧化鈰納米材料漿液涂覆在預先處理好的蜂窩陶瓷上，在200 800°C焙燒I 36h，得到負載摻雜介孔ニ氧化鈰納米材料。
5.權利要求2(3)中的介孔ニ氧化鈰納米材料負載Pt的方法，其特征在于采用氣相還原法制備方法 將上述的負載介孔ニ氧化鈰納米材料(權利要求6制備的)浸潰在亞硝基ニ胺合鉬(Pt(NH3)2(NO2)2)或氯鉬酸(H2PtCl6)混合溶液中，干燥后在200 400°C焙燒I 36h，然后在H2氣氛中在200 400°C還原I 36h，或采用一定波長和光強的UV照射I 72h。
6.權利要求2(3)中的介孔ニ氧化鈰納米材料負載Pt的方法，其特征在于采用氣相還原法制備方法 將負載介孔ニ氧化鈰整體型材料浸潰在一定濃度Pt (NH3)2 (NO2)2或H2PtCl6混合溶液中，然后加入還原劑，在一定的溫度下反應I 6h，干燥后在200 400°C焙燒I 36h。
7.權利要求6(4)中的的還原劑是NaBH4、甲醛、こニ醇、葡萄糖或者具有還原性能的有機物，最好采用NaBH4。
8.權利要求4(1)中所述的粘合劑為硅酸鹽、氧化鋁或碳酸鋯銨等無機粘合劑，粘合劑與介孔ニ氧化鈰納米材料的重量比在I 50%之間。權利要求7中所述Pt與介孔ニ氧化鈰納米材料基體重量比為O 5%。
9.權利要求I中長效室溫空氣中甲醛凈化的介孔材料，其特征在于的孔徑為O.5-3nm。Pt與CeO2的重量比為O 5%。
10.權利要求I中所述的ー種高效抗濕室溫去除甲醛的催化技術的特征在無光的存在下室溫常濕條件下將氧化空氣中濃度為O. OlO 50mg/m3的甲醛轉化成 無毒的ニ氧化碳和水。
全文摘要
本發明為一種高效抗濕室溫去除甲醛的催化技術，涉及催化和環境保護領域。其特征在于采用蜂窩陶瓷為載體，以先負載介孔二氧化鈰CeO2為基體，以后負載鉑(Pt)為活性組分。介孔CeO2基體的特征在于介孔的孔徑為0.5-3nm。Pt與CeO2的重量比為0～5％。本發明的整體型催化劑在室溫常濕的真實環境中具有高效、穩定性且無副作用，可廣泛應用于各種微環境的甲醛污染物的去除。
文檔編號B01J35/04GK102836712SQ201110174299
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者唐文明 申請人:上海牛翼新能源科技有限公司