一種用于甲醛凈化的金屬合金催化劑及其制備方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及甲醛凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于甲醛凈化的金屬合金催 化劑及其制備方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 甲醛又稱蟻醛，是重要的室內(nèi)氣體污染物。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，人們對室內(nèi) 甲醛污染愈發(fā)關(guān)注，近年來因室內(nèi)甲醛濃度超標(biāo)引起的投訴案例也是屢見報(bào)道。因此，研究 甲醛凈化技術(shù)來有效消除室內(nèi)甲醛污染已成為改善人們生活環(huán)境的迫切任務(wù)。用于空氣 中甲醛脫除的方法有吸附法、生物脫除法、等離子體法、催化氧化法等，這些方法各有優(yōu)缺 點(diǎn)。其中，最常用的是吸附法，但吸附法脫除凈化周期長，且吸附劑需要定期更換，并且也無 法從根本上消除甲醛污染。催化氧化是一種很有應(yīng)用前景的甲醛脫除技術(shù)，它可在較低溫 度下將甲醛氧化為無毒的二氧化碳和水，該技術(shù)環(huán)保、高效，并能從根本上消除甲醛。如中 國專利ZL200410102837. 3中提到了一種室溫條件下催化氧化甲醛的催化劑，該催化劑由 二氧化鈦上負(fù)載貴金屬鉬組成。中國專利ZL200410047973. 7中也提到了一種室溫條件下 甲醛氣體氧化催化劑，其特征是在金屬氧化物上負(fù)載少量的貴金屬組分，貴金屬的含量為 0. 5-1%。CN10373648中提到了一種室溫條件下甲醛凈化的負(fù)載型類整體式催化劑，該催化 劑由貴金屬（如Pt)和長程無序短程有序的類整體式TiO 2載體組成。
[0005] 上述發(fā)明很好地解決了室溫下甲醛催化氧化的問題，但是都采用單一貴金屬做 活性中心，貴金屬的消耗量大、導(dǎo)致催化劑的成本增加，對甲醛的催化降解效率還有待 進(jìn)一步的提高等問題。為了克服單一貴金屬負(fù)載型催化劑存在的一些問題和尋求更高性 能的催化降解甲醛的催化劑，復(fù)合金屬負(fù)載型催化劑引起了研究人員的關(guān)注。中國專利 CN102895971公開了一種負(fù)載八111_!^丨!￡合金納米粒子的MnO 2催化劑，其中Au ^^^合金納米 粒子負(fù)載量占所述催化劑質(zhì)量1%~5%，未解決貴金屬用量偏高的問題。CN103357409報(bào)道了 一種室溫貴金屬與稀土元素復(fù)合金屬合金甲醛催化氧化劑，它是以復(fù)合晶型納米二氧化鈦 為載體，在堿性條件下將貴金屬與稀土元素直接沉積到載體上，但這種制備方法容易造成 活性組分分布不均勻和合金化程度低的問題，很難充分發(fā)揮合金催化劑的功效。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 合金原子簇的高分散性、均勻性、高合金化是高性能合金催化劑的一個(gè)必要條件。 為了克服以上傳統(tǒng)復(fù)合貴金屬合金催化劑存在的問題和尋求更高性能的催化凈化甲醛的 催化劑，本發(fā)明提供一種負(fù)載型高合金化的復(fù)合貴金屬與過渡金屬合金催化劑及其制備方 法，具有活性組分分布均勻、成本低、性能佳、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，可在室溫和低貴金屬含量下 將甲醛快速氧化成二氧化碳和水。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為： 一種用于甲醛凈化的金屬合金催化劑，所述催化劑由金屬合金活性組分和金屬氧化物 載體組成。金屬合金活性組分由貴金屬A與過渡金屬B復(fù)合而成,所述貴金屬A為Pt、Rh、 Pd或Ag中的一種，過渡金屬B為Fe、Co或Ni中的一種或者兩種的混合物。
[0009] 在上述用于甲醛凈化的金屬合金催化劑中，以催化劑的重量為100%計(jì)，金屬合金 中貴金屬A的重量百分比為0. 01%~1%，過渡金屬B的重量百分比為0. 01%~1%。
[0010] 在上述用于甲醛凈化的金屬合金催化劑中，所述金屬氧化物載體為氧化鋁、二氧 化鈦、氧化鈰和氧化錳中的一種。以催化劑的重量為100%計(jì)，金屬合金催化劑中貴金屬A 的重量百分比為0. 01%~1%，過渡金屬B的重量百分比為0. 01%~1%。
[0011] 上述用于甲醛凈化的金屬合金催化劑的制備方法，包括如下步驟： (1) 根據(jù)合金的組成比例，將相應(yīng)的貴金屬和過渡金屬的金屬乙酰丙酮鹽前驅(qū)體加熱 溶于有機(jī)溶劑，在CO氣氛下，加熱反應(yīng)一定時(shí)間得到復(fù)合貴金屬合金納米顆粒； (2) 將步驟（1)制備金屬合金納米顆粒分散在正丁胺溶液中，加入氧化物載體顆粒，磁 力攪拌50~100h、離心分離，干燥、焙燒； (3) 將步驟（3)焙燒后的催化劑在氫氣氣氛里或者用還原性溶液還原后烘干得到催 化劑。
[0012] 在上述制備方法步驟⑴中，有機(jī)溶劑優(yōu)選為油胺或油酸，加熱溶解溫度為 60~80°C，優(yōu)選為 70°C。
[0013] 在上述制備方法步驟（1)中，CO氣氛壓力為0.05~0.2MPa，反應(yīng)溫度為180~300°C， 反應(yīng)時(shí)間為〇. 5~2h。
[0014] 在上述制備方法步驟（2)中，焙燒溫度為150~500°C，優(yōu)選為150~300°C，焙燒時(shí)間 為1~12 h。
[0015] 在上述制備方法步驟（3)中，氫氣氣氛還原溫度為200~500°C，還原時(shí)間為1~6 h〇
[0016] 在上述制備方法步驟（3)中，還原性溶液為硼氫化鈉、硼氫化鉀或甲醛溶液的一 種或多種，還原劑的添加量與貴金屬A的摩爾比為10~1000 :1。
[0017] 本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供上述負(fù)載型金屬合金催化劑在催化凈化空氣中甲醛 污染物的應(yīng)用。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果： 本發(fā)明通過先制備復(fù)合貴金屬和過渡金屬合金納米顆粒，再將合金納米顆粒分散在金 屬氧化物載體上，制備出高合金化的負(fù)載型復(fù)合貴金屬和過渡金屬合金催化劑用于空氣污 染物甲醛的催化凈化。通過采用價(jià)格較低的過渡金屬元素與貴金屬形成復(fù)合合金活性中 心，提高了貴金屬原子利用效率，大幅度降低貴金屬用量，可在室溫下將甲醛快速氧化成二 氧化碳和水。該復(fù)合合金催化劑具有制作工藝簡單、成本低、性能佳、甲醛分解速度快、使用 壽命長的優(yōu)點(diǎn)，其市場應(yīng)用潛力很大，可廣泛應(yīng)用在空調(diào)設(shè)備、通風(fēng)管道、新風(fēng)換氣機(jī)、空氣 凈化器、空氣加濕器等設(shè)備上。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于實(shí)施 例表示的范圍。
[0020] 實(shí)施例1 : 在 50mL 三頸燒瓶中加入 0· 006g Pt(acac)2、0. 0025g Ni(acac)jP5mL 油胺，70°C油浴 加熱lOmin，通入0.1 MPaCO, 240°C加熱60min，冷卻至室溫，加入適量乙醇，離心得到復(fù)合貴 金屬合金納米顆粒溶于正丁胺，加入Ig Al2O3，室溫下攪拌三天。加入適量乙醇，離心得到 產(chǎn)品，放入真空干燥箱烘干，空氣氛圍下200°C焙燒lh，將得到的催化劑用HCHO溶液還原后 干燥，所用HCHO的添加量與貴金屬Pt含量的摩爾比為20,制得室溫凈化甲醛的復(fù)合貴金屬 合金催化劑，鉬的重量百分比為〇. 3%，鎳的重量百分比為