用于室温甲醛净化的全硅ZSM-5分子筛催化剂及制备方法技术

本发明专利技术涉及环境催化技术领域，旨在提供一种用于室温甲醛净化的全硅ZSM‑5分子筛催化剂及制备方法。该催化剂是以具有三维十元环MFI结构的全硅ZSM‑5分子筛作为载体，负载了离子形式的贵金属铂、钌、钯、金或银中的一种或两种为活性组分，活性组分占催化剂的重量百分比为0.1～10％；催化剂的比表面积为200～600m2/g。本发明专利技术制备过程中采用无毒无害组分，不会对人体健康和生态环境造成危害，制备方法简单易行。本发明专利技术的催化剂能在宽温度操作范围(25℃及以上温度条件)、宽空速操作范围(6,0000h‑1及以下空速条件)内保持100％的甲醛去除率，尤其适应于室内与固定源尾气中的甲醛完全消除，同时还具有优异的二氧化碳生成选择性。

All silicon ZSM-5 zeolite catalyst for formaldehyde purification at room temperature and preparation method thereof

The invention relates to the field of environmental catalysis technology, aiming at providing a silicon ZSM zeolite 5 zeolite catalyst for purifying formaldehyde at room temperature and a preparation method thereof. The catalyst is a full silicon ZSM zeolite with a three dimensional ten membered ring MFI structure as a carrier. The catalyst is loaded with one or two kinds of active components in the form of platinum, ruthenium, palladium, gold or silver in the form of ion. The percentage of the active component of the catalyst is 0.1 to 10%, and the specific surface area of the catalyst is 200 to 600m2/g. The invention adopts non-toxic and harmless components in the preparation process, and does not cause harm to human health and ecological environment, and the preparation method is simple and feasible. The catalyst can maintain 100% formaldehyde removal rate in a wide range of temperature operating range (25 C and above temperature conditions), wide space speed operating range (60000h 1 and below air speed conditions), especially for the complete elimination of formaldehyde in the indoor and fixed source exhaust gas, and also has excellent carbon dioxide generation selectivity.

【技术实现步骤摘要】
用于室温甲醛净化的全硅ZSM-5分子筛催化剂及制备方法
本专利技术涉及环境催化
，具体是涉及一种室温下用于室内和固定源尾气中甲醛净化的全硅ZSM-5分子筛催化剂及制备方法。
技术介绍
由于人们的日常活动约有80％的时间是在室内进行的，而各种装饰材料被广泛用于房屋的装饰和装修，由此导致的室内空气污染问题也逐渐引起了人们的广泛关注和高度重视，据世界卫生组织的相关资料，目前全世界每年大约有400万人死于因室内环境污染引起的疾病，而在我国每年因室内环境问题死亡人数也达到11万人。室内空气污染物主要成分为挥发性有机化合物(VOCs)，包括甲醛、苯、甲苯以及二甲苯等，其中甲醛的问题尤为严重，根据国家室内空气检测部门的相关统计，九成以上的新装修居室存在有害气体严重的问题。京津沪三地的抽检结果表明居室内甲醛超标比例达到80％以上。有相关报道称，70％左右的孕妇胎儿畸形是由室内HCHO浓度超标引起的，新生孩白血病增多原因之一是住在新装修房子，90％左右的新车车内HCHO污染超标，90％的新房子以及新家具甲醛含量超标。由此可见，室内空气污染问题已经严重威胁到了人类的身心健康。因此，发展以甲醛为代表的室内空气污染物消除治理技术显得十分紧迫。而现有甲醛净化技术以吸附技术，光催化技术为主，而这些技术都存在一定的问题，比如吸附技术存在吸附材料吸附能力有限，需要定期再生或者更换，同时也很容易产生二次污染等问题。光催化氧化技术存在需要紫外激发光源、对可见光利用效率低，催化剂易失活，易产生二次污染等问题。而近几年兴起的催化氧化净化甲醛由于不需要光和其他能量输入，在室温下就能完全催化氧化甲醛生成最终产物水和二氧化碳，该技术被认为最有潜力的甲醛净化技术。近几年，以TiO2为代表的无机氧化物材料为载体负载贵金属的催化剂因其高催化活性受到广泛关注，并已部分应用于室内甲醛净化。但是，上述已有无机氧化物载体负载贵金属催化剂存在抗湿性差且稳定性差等问题，非贵金属催化剂在室温下不能完全催化氧化甲醛等问题，并且对于不同浓度的甲醛催化氧化并没有进行进一步的研究。因此，开发具有催化活性高、稳定性强、抗高湿度以及抗高空速条件的催化剂面临巨大的挑战。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于室温甲醛净化的全硅ZSM-5分子筛催化剂及制备方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种用于室温甲醛净化的全硅ZSM-5分子筛催化剂，该催化剂是以具有三维十元环MFI结构的全硅ZSM-5分子筛作为载体，负载了离子形式的贵金属铂、钌、钯、金或银中的一种或两种为活性组分，活性组分占催化剂的重量百分比为0.1～10％；催化剂的比表面积为200～600m2/g。本专利技术中，所述活性组分占催化剂的重量百分比为1％～5％。本专利技术进一步提供了制备前述全硅ZSM-5分子筛催化剂的方法，包括以下步骤：将作为载体的全硅分子筛浸渍于贵金属离子的水溶液中，超声处理5～30分钟后，搅拌1～4小时，陈化过夜；在80℃及搅拌条件下将水分蒸干后，继续在100℃干燥3～5小时；然后移入马弗炉，在空气条件下400℃焙烧1～8小时，得到负载了贵金属离子的全硅ZSM-5分子筛催化剂；所述全硅分子筛是具有三维十元环MFI结构的全硅ZSM-5分子筛，贵金属离子的水溶液是指贵金属无机盐或贵金属配合物的水溶液；全硅ZSM-5分子筛的质量与贵金属离子水溶液的比例为1g∶0.2～20mL。本专利技术中，所述全硅分子筛是以水热方法或无溶剂方法合成制得的全硅ZSM-5分子筛。本专利技术中，在使用全硅ZSM-5分子筛催化剂之前，还包括进一步对其施以氢气预处理：将所述催化剂置于氢气氛围中，在300℃热处理2小时。专利技术原理描述：本专利技术中，甲醛能吸附在所述催化剂表面，氧气能被所述催化剂中的贵金属活化，二者发生反应，从而生成无毒无害的二氧化碳和水。而由于全硅ZSM-5分子筛表面是疏水的，因此反应生成的水能够迅速离开反应体系，从而在促进甲醛在所述催化剂中的转化。所述催化剂创新型的把贵金属负载在疏水性全硅ZSM-5分子筛上，使甲醛在所述催化剂上的活性大大的提高，从而使所述催化剂在25℃及以上温度、12,0000h-1及以下空速条件下完全净化消除室内与固定源尾气中的甲醛。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术制备过程中采用无毒无害组分，不会对人体健康和生态环境造成危害，制备方法简单易行。(2)本专利技术的催化剂能在宽温度操作范围(25℃及以上温度条件)、宽空速操作范围(6,0000h-1及以下空速条件)内保持100％的甲醛去除率，尤其适应于室内与固定源尾气中的甲醛完全消除，同时还具有具有优异的二氧化碳生成选择性。附图说明图1：1％Pt/ZSM-5-Si催化剂在不同空速条件下的甲醛转化率；图2：1％Pt/ZSM-5-Si催化剂在不同湿度条件下的甲醛转化率。具体实施方式为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下：本专利技术中，作为载体的全硅分子筛可以通过水热方法或无溶剂方法合成制得。下面的例子是以水热法合成ZSM-5(ZSM-5-Si)分子筛：将15～18mlTPAOH(四丙基氢氧化铵)溶液加入到40.05ml水中，室温搅拌15分钟，然后再加入15.20mlTEOS(正硅酸四乙酯)，室温搅拌6h后，装入至反应釜中，180℃条件下晶化4天。等到晶化完成后，通过离心、去离子水洗涤、干燥、550℃焙烧5小时消除有机模板剂后得到全硅ZSM-5载体。通过加入不同量的TPAOH(四丙基氢氧化铵)模板剂，可以得到比表面积范围为300～600m2/g的全硅ZSM-5样品。实施例1选择比表面积为600m2/g的具有三维十元环MFI结构的全硅ZSM-5-Si分子筛作为载体，将全硅分子筛浸渍于含有氯铂酸的水溶液，全硅分子筛与溶液的比例为1g∶0.2mL。超声30分钟，搅拌4小时，陈化过夜；在80℃下用玻璃棒搅拌混合液，将混合液中的水分蒸干，使活性组分均匀负载在全硅ZSM-5-Si分子筛上，继续在100℃干燥5小时；再移至空气条件下的马弗炉中，在400℃焙烧5小时；含有铂贵金属活性组分的全硅ZSM-5-Si分子筛经过焙烧后，再置于氢气氛围中，在300℃热处理2小时，得到以铂为活性组分的催化剂，催化剂中活性组分的重量百分比含量为0.1％。将催化剂过筛为40-60目大小颗粒备用。实施例2其余与实施例1相同，除铂离子的重量百分比含量为0.2％，超声5分钟，搅拌1小时；全硅分子筛与溶液的比例为1g∶0.4mL。实施例3其余与实施例1相同，除铂离子的重量百分比含量为0.5％，超声10分钟，在空气条件下400℃焙烧1小时；全硅分子筛与溶液的比例为1g∶1mL。实施例4其余与实施例1相同，除铂离子的重量百分比含量为1％，搅拌3小时，在空气条件下400℃焙烧8小时。全硅分子筛与溶液的比例为1g∶2mL。实施例5其余与实施例1相同，除铂离子的重量百分比含量为2％，搅拌4小时，在100℃干燥3小时。全硅分子筛与溶液的比例为1g∶4mL。实施例6其余与实施例1相同，除铂离子的重量百分比含量为5％，在100℃干燥4小时，在空气条件下400℃焙烧6小时。全硅分子筛与溶液的比例为1g∶10mL。实施例7其余与实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于室温甲醛净化的全硅ZSM‑5分子筛催化剂，其特征在于，该催化剂是以具有三维十元环MFI结构的全硅ZSM‑5分子筛作为载体，负载了离子形式的贵金属铂、钌、钯、金或银中的一种或两种为活性组分，活性组分占催化剂的重量百分比为0.1～10％；催化剂的比表面积为200～600m2/g。

【技术特征摘要】
1.一种用于室温甲醛净化的全硅ZSM-5分子筛催化剂，其特征在于，该催化剂是以具有三维十元环MFI结构的全硅ZSM-5分子筛作为载体，负载了离子形式的贵金属铂、钌、钯、金或银中的一种或两种为活性组分，活性组分占催化剂的重量百分比为0.1～10％；催化剂的比表面积为200～600m2/g。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述活性组分占催化剂的重量百分比为1％～5％。3.制备权利要求1中所述全硅ZSM-5分子筛催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：将作为载体的全硅分子筛浸渍于贵金属离子的水溶液中，超声处理5～30分钟后，搅拌1～4小时，陈化过夜；在80℃及搅拌条件下将水分蒸干后，继续...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥举，肖丰收，章凌，吴勤明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33