一種室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑，其特征在于：該催化劑包括納米金屬氧化物、貴金屬組分和助劑組分，以納米金屬氧化物為載體，貴金屬組分是鉑，鈀，釕，銠，金，銀中的至少一種；助劑是稀土元素鐠，釤，鑭，鈰，釔，釹中的一種或者一種以上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明采用一種或兩種稀土改性無機(jī)納米氧化物載體，有利于提高金屬納米粒子的分散度和催化氧化甲醛活性。因此在維持相同催化活性的情況下，可降低貴金屬用量，降低催化劑成本。本發(fā)明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。本發(fā)明催化劑能在室溫下就將室內(nèi)低濃度的有害甲醛氣催化氧化成無毒無害的二氧化碳和水。
【專利說明】一種室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種催化劑，特別涉及一種用于凈化室內(nèi)空氣污染物甲醛的稀土改性無機(jī)納米氧化物負(fù)載貴金屬催化劑。

【背景技術(shù)】
[0002]甲醛是室內(nèi)空氣污染中常見和普遍的主要污染物之一。它主要是由一些建材以及室內(nèi)裝修材料的釋放而產(chǎn)生的。長期處在含有甲醛的室內(nèi)，盡管甲醛濃度低至PPm級也會對人體健康產(chǎn)生很大的危害。甲醛對人體的毒性作用，主要是對眼部、呼吸系統(tǒng)、肺功能、神經(jīng)系統(tǒng)功能和免疫系統(tǒng)具有毒性作用。長期接觸甲醛對人體有致癌作用。甲醛也是一種較強(qiáng)的致突變、致癌物質(zhì)，是引起腫瘤死亡的危險(xiǎn)因素之一。長期接觸低劑量甲醛，也可引起慢性呼吸道疾病，可引起鼻咽癌、結(jié)腸癌、腦瘤、月經(jīng)紊亂、細(xì)胞核的基因突變，DNA單鏈內(nèi)交連和DNA與蛋白質(zhì)交連及抑制DNA損傷的修復(fù)、妊娠綜合征，可引起新生兒染色體異常、白血病，也可引起青少年記憶力和智力下降。在所有接觸者中，兒童和孕婦對甲醛尤為敏感，危害也就更大。甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上甲醛高居第二位。
[0003]我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的室內(nèi)甲醛污染物的濃度限值是0.08 mg/m3,因此為了去除室內(nèi)甲醛污染，給人們營造一個(gè)健康的生活的環(huán)境，室內(nèi)甲醛的清除也越來越受到大家的關(guān)注?，F(xiàn)有室內(nèi)甲醛凈化技術(shù)主要有光催化去除甲醛，吸附去除甲醛，以及催化氧化甲醛去除等方法，在所有的這些方法中，催化氧化甲醛去除因其效率高，不產(chǎn)生二次污染，具有重要的應(yīng)用前景。
[0004]中國專利CN1714930A發(fā)明了室溫條件下甲醛氣體催化氧化催化劑，但其貴金屬負(fù)載量超過0.5% (質(zhì)量百分率，以下同)。中國專利CN101053832A公開了一種室內(nèi)空氣中甲醛凈化的錳鈰復(fù)合物負(fù)載型催化劑，該錳鈰復(fù)合物載體通過沉淀-沉積法制備，活性組分負(fù)載后再高溫焙燒，整個(gè)過程也比較復(fù)雜。中國專利CN1016125789A設(shè)計(jì)一種室溫消除甲醛的納米金催化劑及其制備方法。該催化劑的活性組分為金，在高溫條件下氫氣氣氛內(nèi)還原。中國專利CN101497042A公開了一種空氣中甲醛低溫催化氧化消除催化劑，該催化劑為錳氧化物(Mn3O4)負(fù)載貴金屬鉬，并添加稀土金屬氧化物、堿或堿土金屬氧化物等助劑。中國發(fā)明專利CN274281A涉及一種室溫去除空氣中甲醛催化劑及其制備方法，該催化劑為Co-Ce-Sn多孔復(fù)合氧化物負(fù)載貴金屬鉬，該催化劑的制備工藝非常復(fù)雜。中國發(fā)明專利ZL101380574B采用堿或堿金屬為助劑改性無機(jī)氧化物負(fù)載貴金屬后也具有較好的催化氧化甲醛效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種室溫條件下用于室內(nèi)低濃度甲醛清除的高效催化劑。該催化劑是用簡單易得的納米無機(jī)氧化物為載體，少量的貴金屬，以及廉價(jià)的稀土元素為助劑，制備方法簡單操作方便，特別是添加稀土助劑后催化劑活性得到了提高。該催化劑在大量研究試驗(yàn)中不斷的改進(jìn)，使得對室內(nèi)甲醛的催化氧化有很好的效果，在室溫條件下就能將室內(nèi)低濃度的甲醛完全催化氧化成二氧化碳和水，并且在長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的活性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑，其特征在于:該催化劑包括納米金屬氧化物、貴金屬組分和助劑組分，以納米金屬氧化物為載體，貴金屬組分是鉬，鈀，釕，銠，金，銀中的至少一種；助劑是稀土元素鐠，釤，鑭，鈰，釔，釹中的一種或者一種以上。
[0007]納米無機(jī)氧化物載體是氧化鋁、二氧化鈰、氧化硅、二氧化鐵、氧化鈦、氧化鋯、氧化鎂、氧化銅、二氧化錫、氧化鈣其中的一種或一種以上的混合物或復(fù)合氧化物組成。
[0008]貴金屬組分是該貴金屬或該貴金屬的氧化物或者無機(jī)鹽；助劑組分是該稀土金屬或該稀土金屬氧化物或者無機(jī)鹽。
[0009]貴金屬組分按金屬元素重量換算計(jì)的負(fù)載量是0.0ΡΓ0.7% ;稀土助劑的含量按金屬元素重量換算計(jì)的負(fù)載量是0.19Γ10%。
[0010]該催化劑的制備流程:取一定量納米無機(jī)氧化物粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干、干燥后，在空氣氣氛中焙燒待用；稀土修飾后的載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干、干燥后，在空氣氣氛中焙燒；將負(fù)載好貴金屬的催化劑在一定溫度下置于氫氣氣氛中還原處理。
[0011]本發(fā)明催化劑采用浸潰法或者沉積沉淀法或者溶膠-凝膠法制備而成。比如用沉積沉淀法時(shí)，納米氧化物載體與貴金屬和助劑稀土的可溶化合物水溶液中，用氨水或尿素為沉淀劑將貴金屬與稀土金屬沉淀到載體表面。然后抽濾洗滌得到固體，在80-120 °G下干燥，在空氣或氫氣或氮?dú)鈼l件下，于馬弗爐中在200-700 °C焙燒2-10小時(shí)。本發(fā)明催化劑在制備過程中貴金屬與稀土元素助劑同時(shí)或者以先后次序負(fù)載在納米無機(jī)氧化物載體。
[0012]該催化劑的制備系統(tǒng)包括反應(yīng)釜、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、干燥焙燒爐、反應(yīng)釜(4)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、干燥焙燒爐、還原爐，以上設(shè)備依次通過管道連接。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明涉及的催化劑具有極佳的甲醛催化氧化活性，能夠在室溫下將室內(nèi)低濃度的甲醛完全催化氧化成二氧化碳和水，并且在長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的活性，不產(chǎn)生二次污染。本發(fā)明采用一種或兩種稀土改性無機(jī)納米氧化物載體，有利于提高金屬納米粒子的分散度和催化氧化甲醛活性。因此在維持相同催化活性的情況下，可降低貴金屬用量，降低催化劑成本。本發(fā)明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。本發(fā)明催化劑能在室溫下就將室內(nèi)低濃度的有害甲醛氣催化氧化成無毒無害的二氧化碳和水。本發(fā)明催化劑的原料簡單易得，貴金屬負(fù)載量低，成本低廉。制備過程方便，使用條件簡單，對室內(nèi)低濃度甲醛的室溫催化氧化效果明顯，而且穩(wěn)定性好，因此具有很好的工業(yè)化前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明催化劑的室溫甲醛催化氧化壽命測試圖；
圖2為本制備系統(tǒng)連接不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為了更清楚的說明本發(fā)明，列舉以下實(shí)施例，但其對本發(fā)明的范圍無任何限制。
[0016]對比例I
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的氯鉬酸水溶液中，攪拌并蒸干、干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得對比例I催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。制得的催化劑在體積空速GHSV為60000 h—1條件下對甲醛的室溫催化效果為88.5%。
[0017]對比例2
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的氯鉬酸水溶液和碳酸鈉水溶液中，攪拌并蒸干、干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得對比例2催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。制得的催化劑在體積空速GHSV為60000 IT1條件下對甲醛的室溫催化效果為92.4%。
[0018]實(shí)施例1-1
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干后，在空氣氣氛中焙燒，稀土修飾后的載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干、干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣氣氛中還原制得實(shí)施例1-1催化劑，制備的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是1%。制得的催化劑在GHSV為60000 r1條件下對甲醛的室溫催化效果為93.1%。
[0019]實(shí)施例1-2
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干后，在空氣氣氛中焙燒，制得載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌蒸干并干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-2催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是3%。制得的催化劑在GHSV為60000條件下對甲醛的室溫催化效果為100%，壽命曲線見附圖1，連續(xù)反應(yīng)40 h，活性保持在100%，未見下降趨勢。
[0020]實(shí)施例1-3
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌蒸干后，在空氣氣氛中焙燒。制得載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干、干燥后，并在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-3催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是5%。制得的催化劑在GHSV為60000 IT1條件下對甲醛的室溫催化效果為94.2%。
[0021]實(shí)施例1-4
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒。制得載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-4催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是7%。制得的催化劑在GHSV為60000 IT1條件下對甲醛的室溫催化效果為91.3%。
[0022]實(shí)施例1-5
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的復(fù)合稀土硝酸鹽(含兩種及以上)水溶液中，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒。制得載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-5催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。復(fù)合稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是3%。制得的催化劑在GHSV為60000 條件下對甲醛的室溫催化效果為95.3%。
[0023]實(shí)施例1-6
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒。制得載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-6催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.05%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是3%。制得的催化劑在GHSV為60000 條件下對甲醛的室溫催化效果為93%。
[0024]實(shí)施例1-7
取一定量二氧化鈦和氧化鈣機(jī)械混合粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒。制得載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-7催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.3%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是3%。制得的催化劑在GHSV為60000 條件下對甲醛的室溫催化效果為100%。
[0025]實(shí)施例1-8
取一定量二氧化鈦-二氧化錫復(fù)合氧化物粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒。制得載體再浸潰一定濃度的硝酸鈀溶液，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-8催化劑，制得的催化劑中，鈀組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是3%ο制得的催化劑在GHSV為60000 IT1條件下對甲醛的室溫催化效果為95.2%。
[0026]實(shí)施例1-9
取一定量二氧化鈦粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒。將制得載體再加入一定濃度的氯鉬酸溶液，加入尿素當(dāng)沉淀劑，調(diào)節(jié)PH=1使鉬沉淀完全后過濾、洗滌、干燥，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-9催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是3%。制得的催化劑在GHSV為60000 IT1條件下對甲醛的室溫催化效果為 91.4% ο
[0027]實(shí)施例1-10
取一定量氧化鋁粉末浸潰于一定濃度和稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒。制得載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干干燥后，在空氣氣氛中焙燒，然后氫氣還原制得實(shí)施例1-10催化劑，制得的催化劑中，鉬組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是0.1%。稀土組分按金屬元素重量換算計(jì)含量是3%。制得的催化劑在GHSV為60000 h_1條件下對甲醛的室溫催化效果為85.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑，其特征在于:該催化劑包括納米金屬氧化物、貴金屬組分和助劑組分，以納米金屬氧化物為載體，貴金屬組分是鉬，鈕，釕，錯(cuò)，金，銀中的至少一種；助劑是稀土元素鐠，衫，鑭，鋪，釔，釹中的一種或者一種以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑，其特征在于:納米無機(jī)氧化物載體是氧化鋁、二氧化鈰、氧化硅、二氧化鐵、氧化鈦、氧化鋯、氧化鎂、氧化銅、二氧化錫、氧化鈣其中的一種或一種以上的混合物或復(fù)合氧化物組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑，其特征在于:貴金屬組分包括該貴金屬或該貴金屬的氧化物或者無機(jī)鹽；助劑組分包括該稀土金屬或該稀土金屬氧化物或者無機(jī)鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑，其特征在于:貴金屬組分按金屬元素重量換算計(jì)的負(fù)載量是0.0ΡΓΟ.7% ;稀土助劑的含量按金屬元素重量換算計(jì)的負(fù)載量是0.19Γ10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑，其特征在于:該催化劑的制備流程:取一定量納米無機(jī)氧化物粉末浸潰于一定濃度的稀土硝酸鹽水溶液中，攪拌并蒸干、干燥后，在空氣氣氛中焙燒待用；稀土修飾后的載體再浸潰一定濃度的氯鉬酸溶液，攪拌并蒸干、干燥后，在空氣氣氛中焙燒；將負(fù)載好貴金屬的催化劑在一定溫度下置于氫氣氣氛中還原處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫條件下完全催化氧化室內(nèi)低濃度甲醛的催化劑，其特征在于:該催化劑的制備系統(tǒng)包括反應(yīng)釜(I)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(2)、干燥焙燒爐(3)、反應(yīng)釜(4)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(5)、干燥焙燒爐(6)、還原爐(7)，以上設(shè)備依次通過管道連接。
【文檔編號】B01J23/66GK104162425SQ201410345044
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】張海平, 范美仁 申請人:貝谷科技股份有限公司