室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑，該催化劑以負(fù)載錳鈰固溶體的蜂窩陶瓷作為整體催化劑，同時(shí)可在此蜂窩陶瓷上分別負(fù)載不同含量的Pt、Pd。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：直接用于去除室內(nèi)家居環(huán)境以及工作空間等封閉和半封閉空間的低濃度甲醛污染。涉及的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，可直接用于去除室內(nèi)家居環(huán)境以及工作空間等封閉、半封閉空間的甲醛污染。
【專利說(shuō)明】室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在室溫、環(huán)境濕度條件下將室內(nèi)空氣中的甲醛氣體完全氧化成無(wú) 毒無(wú)害的co2和H20的催化劑，不產(chǎn)生二次污染，適合去除室內(nèi)家居環(huán)境以及工作空間等封 閉或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】。

【背景技術(shù)】
[0002] 甲醛由于具有很強(qiáng)的水溶性能很快滲透到呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)從而刺激人的呼 吸道以及眼睛，給人們的身體健康造成了很大的危害。2004年7月，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu) (IARC, International Agency for Research on Cancer)把甲醒認(rèn)定為對(duì)人類有害的致 癌物質(zhì)。在我們的生活環(huán)境中，甲醛主要來(lái)自含甲醛的家居建材及涂料等，即使是使用低含 量甲醛的建材和涂料，長(zhǎng)時(shí)間的累積排放也會(huì)造成室內(nèi)甲醛濃度超標(biāo)，從而對(duì)人類的健康 帶來(lái)危害。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 的最高允許濃度為〇. 08 ppm。然而，據(jù)調(diào)查，大多數(shù)城市超過(guò)半數(shù)家庭的室內(nèi)空氣甲醛含量 超標(biāo)，同時(shí)現(xiàn)代人約有80%的時(shí)間是在室內(nèi)中度過(guò)的。因此，為了去除室內(nèi)甲醛污染，給人 類營(yíng)造一個(gè)健康的生活環(huán)境，室內(nèi)甲醛的清除越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
[0003] 目前，降低室內(nèi)環(huán)境中甲醛濃度的方法大致可以分為三類，分別為物理或化學(xué)吸 附方法、光催化降解消除法以及催化燃燒(催化氧化）法，相比于其他處理技術(shù)，催化氧化法 能夠在較低的濃度下進(jìn)行，且能將甲醛徹底氧化分解，生成無(wú)毒無(wú)害的H 20和C02，不會(huì)產(chǎn)生 二次污染，同時(shí)具有更低的操作溫度和更少的能量消耗，且操作簡(jiǎn)便。
[0004] 中國(guó)專利ZL 200410047973. 7公開(kāi)一種室溫下甲醛氣體氧化催化劑，該催化劑以 金屬氧化物（41203、附0、]?110 2、5丨02和？6203)為載體，以貴金屬（？11?11、411、詘或？(1)為活性 組分。
[0005] 中國(guó)專利CN1795970A公開(kāi)了一種高效的室溫條件催化甲醛的催化劑。該催化劑 以Ce0 2、Zr02、Ti02、Al203等金屬氧化物作為載體，以貴金屬Pt、Au、Ag等作為活性組分制備 而成。
[0006] 中國(guó)專利CN101497042公開(kāi)了室溫氧化消除甲醛催化劑，該催化劑含有氧化錳， 貴金屬Pt，以及助劑稀土氧化物、堿和堿土金屬氧化物。
[0007] 中國(guó)專利ZL 200610011663. 9公開(kāi)了一種負(fù)載型錳鈰氧化物催化劑，活性組分為 Ag、Au、Pt。
[0008] 中國(guó)專利CN 101462049A公開(kāi)了消除甲醛的一種高分散錳鈰復(fù)合氧化物及其制 備方法。
[0009] 上述專利所發(fā)明的催化劑對(duì)甲醛氧化具有較高的活性，但是僅停留在實(shí)驗(yàn)室小試 階段，并未嘗試放大工業(yè)化，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，未涉及去除實(shí)際室內(nèi)生活環(huán)境中的低濃度甲醛的清除。
[0010] 本專利的優(yōu)點(diǎn)在于模擬錳鈰固溶體催化劑消除低濃度甲醛的實(shí)際工況，涉及的整 體催化劑采用直道孔式蜂窩陶瓷為骨架，使用時(shí)，風(fēng)阻小效率高，可直接用于去除室內(nèi)家居 環(huán)境以及工作空間等封閉半封閉空間的低濃度甲醛污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種在實(shí)際生活中能將室內(nèi)空氣中的甲醛完全氧化為C〇2 和H20的錳鈰固溶體整體式催化劑。本專利的另一個(gè)目的在于提供該催化劑的制備方法。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑，該催化劑以負(fù) 載錳鈰固溶體的蜂窩陶瓷作為整體催化劑，同時(shí)可在此蜂窩陶瓷上分別負(fù)載不同含量的 Pt、Pd〇
[0013] Pt、Pd的量控制在整體催化劑質(zhì)量的0 - 0.5%。
[0014] 一種室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑制備方法，其步驟：制備錳鈰固溶體； 將錳鈰固溶體涂敷在蜂窩陶瓷板上，ll〇°C烘干，在300°C和500°C分別焙燒1小時(shí)；分別負(fù) 載不同含量的Pt、Pd等貴金屬前驅(qū)體，110°C烘干，400°C焙燒4 h ;預(yù)還原。
[0015] Mn、Ce前驅(qū)體需采用相應(yīng)的硝酸鹽，盡量避免引入Cr離子、堿金屬離子等雜質(zhì)，弓丨 入后會(huì)導(dǎo)致催化劑性能的明顯下降。Mn、Ce摩爾比為1:1。
[0016] 錳鈰固溶體制備方法：將KMn04、Ce(N03) 3. 6H20溶于去離子水中；將Μη(Ν03)2的水 溶液在攪拌的情況下加入上述溶液；加入2 mol/L NaOH溶液使溶液的pH=10. 5。得到的沉 淀在室溫下攪拌陳化6 h，然后過(guò)濾、洗滌至TDS值低于20 ppm、110 °C干燥，在500 °C焙燒 6 h〇
[0017] 將錳鈰固溶體涂敷在蜂窩陶瓷板上的過(guò)程：稱取錳鈰固溶體，加入粘結(jié)劑A120 3和 A1 (N03) 3及去離子水，形成混合溶液，在球磨機(jī)中中速攪拌24 h，得到漿液；將蜂窩陶瓷板 浸漬在配制好的漿液中，浸漬2分鐘后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后在110 °C 干燥2 h，在300 °C空氣下焙燒1 h，再在500 °C空氣下焙燒1 h。
[0018] 還原氣體為H2，還原溫度為200 °C,還原時(shí)間為4 h。
[0019] 該催化劑的制造設(shè)備包括反應(yīng)釜、過(guò)濾機(jī)、干燥焙燒爐、球磨機(jī)、掛漿槽、干燥焙燒 爐、還原爐，利管道依次將上述設(shè)備連接。過(guò)濾機(jī)設(shè)在反應(yīng)釜的邊上，干燥焙燒爐設(shè)在過(guò)濾 機(jī)的旁邊，球磨機(jī)設(shè)在邊濾機(jī)邊上，球磨機(jī)通過(guò)管道與掛漿槽連接，干燥焙燒爐設(shè)在掛漿槽 旁邊，還原爐設(shè)在干燥焙燒爐的旁邊。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：直接用于去除室內(nèi)家居環(huán)境以及工作空間等封閉和半封閉空 間的低濃度甲醛污染。涉及的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，可直接用于去除室內(nèi)家居環(huán)境以及工作空間等封閉、半封閉空間的甲醛污染。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明負(fù)載及未負(fù)載貴金屬Pt、Pd等的錳鈰固溶體整體催化劑室溫催化氧 化甲醛的活性。測(cè)試條件：甲醛初始濃度為0.49 ppm，溫度21 °C，相對(duì)濕度25%; 圖2為本發(fā)明設(shè)備連接圖。
[0022] 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(guò)美國(guó) 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)反應(yīng) 器的甲醛氣體濃度在0.4 - 0.5ppm之間，用以模擬實(shí)際工況中錳鈰固溶體整體催化劑消除 甲醛性能。

【具體實(shí)施方式】
[0023] -種室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑的制備方法：在反應(yīng)器中加入ΚΜη04、 Ce(N03)3 · 6H20和去離子水，采用機(jī)械攪拌形成均勻混合溶液，Μη(Ν03)2的水溶液在攪拌 的情況下加入上述溶液。然后再加入2 mol/L NaOH溶液至溶液的pH=10. 5。得到的沉淀 在室溫下攪拌陳化6 h，然后過(guò)濾、洗滌、110 °C干燥并在500 °C焙燒6 h，得到錳鈰固溶 體。稱取一定量的錳鈰固溶體，加入一定比例的粘結(jié)劑A1203和A1 (N03) 3和去離子水，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，將蜂窩陶瓷板浸漬在配制好的 漿液中，浸漬2分鐘后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后，于110 °C下干燥2 h，在 300 °C下焙燒1 h，再在500 °C下焙燒1 h。將涂敷有錳鈰固溶體的的蜂窩陶瓷分別浸漬在 Pt (NH3) 4 (N03) 2、Pd (NH3) 4 (N03) 2等貴金屬前驅(qū)體的水溶液中，調(diào)節(jié)溶液中Pt、Pd等貴金屬的 含量為涂敷好錳鈰固溶體蜂窩陶瓷總重的〇 - 0.5%。浸漬一定時(shí)間后取出在空氣中陰干， 于110 °C干燥2 h并于200 1：在H2中處理4 h。得到Pt、Pd等貴金屬含量為0- 0. 5%的 錳鈰固溶體整體催化劑。
[0024] 下面，結(jié)合具體實(shí)例講述本專利： 實(shí)施例一 在反應(yīng)器中加入KMn04 1 80g、Ce(N03)3,6H20 1238g，加水至3000 mL，采用機(jī)械攪拌形 成均勻溶液，612 g Μη(Ν03)2的水溶液在攪拌的情況下加入上述溶液。然后再加入2 mol/ L NaOH溶液至溶液的pH=10. 5。得到的沉淀在室溫下攪拌陳化6 h，然后過(guò)濾、洗滌、110 °C 干燥2 h、500 °C焙燒6 h。
[0025] 實(shí)施例二 稱取一定量實(shí)施例一中的錳鈰固溶體，加入一定比例的A1203、A1(N03) 3和去離子水，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，將蜂窩陶瓷樣品浸漬在配制 好的漿液中，浸漬2分鐘后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后在110 °C干燥2 h，在 300 °C空氣下焙燒1 h，500 °C空氣下焙燒1 h，得到涂敷錳鈰固溶體的蜂窩陶瓷整體催化 齊[J，最終控制蜂窩陶瓷增重10% - 20%。
[0026] 實(shí)施例三 將實(shí)施例二得到的涂敷錳鈰固溶體的的蜂窩陶瓷整體催化劑分別浸漬在 Pt (NH3) 4 (N03) 2、Pd (NH3) 4 (N03) 2等貴金屬前驅(qū)體的水溶液中，Pt、Pd等負(fù)載量為涂敷有錳鈰 固溶體蜂窩陶瓷總重的〇 - 〇. 5%。浸漬一定時(shí)間后取出并在空氣中陰干后于110 °C干燥 2 h，然后在200 1：在H2中處理4 h即得到錳鈰固溶體整體催化劑。
【權(quán)利要求】
1. 一種室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑，其特征在于：該催化劑以負(fù)載錳鈰固溶 體的蜂窩陶瓷作為整體催化劑，同時(shí)可在此蜂窩陶瓷上分別負(fù)載不同含量的Pt、Pd。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑，其特征在于：Pt、Pd的 量控制在整體催化劑質(zhì)量的0 - 0.5%。
3. -種室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑制備方法，其步驟：(a)制備錳鈰固溶 體；(b)將錳鈰固溶體涂敷在蜂窩陶瓷板上，110 °C烘干，在300 °C和500 °C分別焙燒1小 時(shí)；（c)分別負(fù)載不同含量的Pt、Pd等貴金屬前驅(qū)體，110 °C烘干，400 °C焙燒4h;(d)預(yù) 還原。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑制備方法，其特征在于： Mn、Ce前驅(qū)體采用相應(yīng)的硝酸鹽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑制備方法，其特征在于： Mn、Ce摩爾比為1:1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑制備方法，其特征在于： 錳鈰固溶體制備方法：將KMn04、Ce (Ν03) 3 · 6H20溶于去離子水中；將Μη (N03) 2的水溶液在 攪拌的情況下加入上述溶液；加入2 mol/L NaOH溶液使溶液的pH=10. 5 ;得到的沉淀在室 溫下攪拌陳化6 h，然后過(guò)濾、洗滌至TDS值低于20 ppm、110 °C干燥，在500 °C焙燒6 h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑制備方法，其特征在于： 將錳鈰固溶體涂敷在蜂窩陶瓷板上的過(guò)程：稱取錳鈰固溶體，加入粘結(jié)劑A1203和A1 (N03) 3 及去離子水，形成混合溶液，在球磨機(jī)中中速攪拌24 h，得到漿液；將蜂窩陶瓷板浸漬在配 制好的漿液中，浸漬2分鐘后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后在110 °C干燥2 h， 在300 °C空氣下焙燒1 h，再在500 °C空氣下焙燒1 h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑制備方法，其特征在于： 還原氣體為H2，還原溫度為200 °C,還原時(shí)間為4 h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫消除甲醛錳鈰固溶體整體催化劑，其特征在于：制造設(shè) 備包括包括反應(yīng)釜（1)、過(guò)濾機(jī)（2)、干燥焙燒爐（3)、球磨機(jī)（4)、掛漿槽（5)、干燥焙燒爐 (6)、還原爐（7)，利管道依次將上述設(shè)備連接； 過(guò)濾機(jī)設(shè)在反應(yīng)釜的邊上，干燥焙燒爐設(shè)在過(guò)濾機(jī)的旁邊，球磨機(jī)設(shè)在邊濾機(jī)邊上，球 磨機(jī)通過(guò)管道與掛漿槽連接，干燥焙燒爐設(shè)在掛漿槽旁邊，還原爐設(shè)在干燥焙燒爐的旁邊。
【文檔編號(hào)】B01D53/72GK104084191SQ201410345428
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)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(qǐng)人:貝谷科技股份有限公司