一种整体式甲醛室温氧化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种整体式甲醛室温氧化催化剂及其制备方法，涉及催化剂制备和环保领域。所述整体式甲醛室温氧化催化剂以负载型贵金属催化剂为活性组分，以碱性物质为粘结剂和活性助剂，以成型的蜂窝载体为基体构成。该整体式甲醛室温氧化催化剂通过将负载型贵金属催化剂与碱性物质搅拌成溶液，再将蜂窝载体浸渍到所述溶液中，经恒温烘干制得。本发明专利技术所述的整体式甲醛室温氧化催化剂具有较高的甲醛低温催化氧化活性，可在无需其他附加装置的条件下将甲醛催化氧化而转化成无害的H2O和CO2，进而实现甲醛的绿色消除。其制备方法工艺简单、步骤少、易于操作，适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂制备和环保领域，尤其涉及一种整体式甲醛室温氧化催化剂及其制备方法。
技术介绍
甲醛是无色、具有强烈刺激性气味的气体，是室内最严重的污染物之一，广泛存在于各种装修、装饰材料中，且释放周期较长。人们长期接触会引起头痛、头晕、乏力、免疫力降低，出现瞌睡、记忆力减退、精神抑郁等现象，并会增加患癌的可能性。为此，甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。中国颁布的GB50325-2010《民用建筑工程室内环境控制规范》和《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)规定室内空气中甲醛卫生标准为0.08mg/m3。然而据统计，装修后1～6个月内，甲醛超标住宅居室达80％，会议室、办公室等公共场所超标率接近100％，装修3年后仍有50％以上超标。室内甲醛净化常用的有吸附法和催化氧化法，前者由于吸附剂需要定期更换，而且其吸附能力受室内环境温度、湿度影响，甚至会出现逆向脱附的现象，应用范围有限。催化氧化法具有较高的脱除效率和使用寿命，能使甲醛在低温氧化分解为H2O和CO2，是公认的能从根本上消除甲醛污染的高效、环保且节能的方法。催化氧化甲醛的催化剂主要有：以Pt、Pd、Ag、Au等为主的贵金属体系，以及过渡金属(Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn等)、稀土复合氧化物或混合物(La、Ce、Zr、Nd、Sr、Pr等)为代表的非贵金属体系。Huang等(HuangH，LeungDYC，et.al.，ACSCatal，2011，(1)4:348～354)利用NaBH4还原法制备了1wt％Pd/TiO2催化剂，在SV＝120000mL/(g·h)、相对湿度为50％及室温条件下可将10ppm的甲醛完全氧化。中国专利CN1698932A用负载金的稀土氧化物或者吸附Anatase型二氧化钛催化剂，在80-100℃温度下能获得较好的效果，但是，高湿度和热能的输入是该催化剂广泛应用的最大障碍。美国专利US5585083专利技术了一种Pt-Au/SnO2催化剂去除空气中甲醛的方法，催化剂在没有额外的能量输入和-5～25℃条件下，用空气中的氧为氧化剂将健全完全降解成二氧化碳和水。但是，催化剂中高的Pt含量(12％)导致催化剂的价格昂贵，因此这种催化剂只能应用一些军工或者宇航等特殊场合。由于负载型贵金属催化剂具有优异的低温氧化性能已广泛应用于室温甲醛去除，且在负载型贵金属催化剂中加入碱金属盐或氢氧化物，使得催化剂表面为碱性环境能显著提高其低温催化性能。目前，在负载型贵金属催化剂中加入碱金属盐或氢氧化物的方法有：在负载型贵金属催化剂的制备过程中加入，作为沉淀剂参与反应，此操作的优势是一步完成，操作比较简单，但是碱性环境会对贵金属纳米粒子生成过程及其尺寸产生一定影响，导致活性降低；或在负载型贵金属催化剂制备完成后以碱金属盐或氢氧化物的溶液进行洗涤，此操作的优势是不影响催化剂活性，但洗涤和后续的烘干等过程会使负载型贵金属催化剂制备过程更加繁琐，不利于工业化生产，如果是整体式负载型贵金属催化剂，洗涤过程还会导致催化剂涂层的脱落，使催化剂活性下降。
技术实现思路
一、要解决的技术问题针对上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种整体式甲醛室温氧化催化剂及其制备方法。目的是解决室温消除甲醛催化活性低、制备过程繁琐、洗涤过程导致催化剂涂层脱落、活性组分负载量低、加入碱性物质时对催化剂制备过程产生不利影响、不适合工业化生产等问题。二、技术方案为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术所述整体式甲醛室温氧化催化剂采用以负载型贵金属催化剂为活性组分，以碱性物质为粘结剂和活性助剂，以成型的蜂窝载体为基体构成，其中组分含量为：负载型贵金属催化剂0.5％～15％碱性物质0.5％～15％蜂窝载体70％～99％所有百分数为重量百分数。其中在所述负载型贵金属催化剂中，贵金属重量占所述负载型贵金属催化剂重量的百分比为0.1％～5％。制备方法包括以下步骤：(1)制备负载型贵金属催化剂，其中贵金属重量占所述负载型贵金属催化剂重量的百分比为0.1％～5％；(2)按照以整体式甲醛室温氧化催化剂的重量为100％计，将占重量百分比为0.5％～15％的负载型贵金属催化剂和占重量百分比为0.5％～15％的碱性物质搅拌配制成溶液；(3)根据上述(2)中配方比例，将占剩余重量百分比的蜂窝载体浸渍在所述溶液中，浸渍0.1-10min后取出，去掉蜂窝载体上多余的溶液，恒温烘干至重量不再变化后，制得该整体式甲醛室温氧化催化剂。在步骤(1)中，负载型贵金属催化剂种类为常规负载型贵金属催化剂。例如：Pd/TiO2、Ru/Al2O3、Pt/TiO2、Au/Fe2O3、Pt-Pd/SiO2。在步骤(2)中，贵金属催化剂为贵金属催化剂粉体，或为贵金属盐浸渍贵金属催化剂载体得到的前躯体，或为经沉淀、还原操作得到的贵金属催化剂悬浊液。若贵金属催化剂为贵金属盐浸渍贵金属催化剂载体得到的前躯体，需在浸渍之后再加入碱性物质；或为经沉淀、还原操作得到的贵金属催化剂悬浊液，需在沉淀、还原之后再加入碱性物质。在步骤(2)中，碱性物质为羧甲基纤维素钠、碱性酚醛树脂、碱性粘土、磷酸盐、碱性硅溶胶、水玻璃、铝溶胶中的一种或几种。在步骤(3)中，恒温烘干温度为50℃～180℃。在步骤(3)中，为了提高蜂窝载体负载整体式甲醛室温氧化催化剂涂层的负载量，预先将蜂窝载体浸泡在酸溶液或碱溶液中，腐蚀蜂窝载体的表面，以对蜂窝载体进行表面改性处理，提高蜂窝载体的比表面积，在蜂窝载体浸泡一段时间之后，将蜂窝载体从酸溶液或碱溶液中取出，然后去除蜂窝载体孔道内的残余溶液，进行烘干、焙烧后备用。在步骤(3)中，为去除整体式甲醛室温氧化催化剂表面杂质或进一步活化以提高整体式甲醛室温氧化催化剂的活性，将制备成的整体式甲醛室温氧化催化剂进行焙烧、还原操作。三、有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种整体式甲醛室温氧化催化剂，采用碱性物质引入了碱性环境，其中产生的氢氧根离子可以将贵金属表面的杂质离子如氯离子置换掉，使整体式甲醛室温氧化催化剂可以暴露更多的表面活性位点。氢氧根离子还可以促使HCHO分子发生脱氢作用进而氧化生成二氧化碳，提高了整体式甲醛室温氧化催化剂的活性。而且碱性物质的加入与负载型贵金属催化剂制备过程互相独立，碱性环境的引入不会对负载型贵金属催化剂中的贵金属纳米粒子的形成过程造成影响。同时，碱性物质的存在大大增加了负载型贵金属催化剂溶液的粘度，使其可以牢固的结合在整体式甲醛室温氧化催化剂载体表面，提高了负载型贵金属催化剂在蜂窝载体上的负载量，制备的整体式甲醛室温氧化催化剂涂层也更加均一、稳定，脱落率低。总之，碱性物质的加入，既提高了整体式甲醛室温氧化催化剂涂层的负载量和稳定性，又提供了提升整体式甲醛室温氧化催化剂活性的碱性环境，避免了额外加入碱性物质导致整体式甲醛室温氧化催化剂活性下降或者碱溶液洗涤导致整体式甲醛室温氧化催化剂涂层脱落等问题，在提高整体式甲醛室温氧化催化剂活性的同时大大简化了整体式甲醛室温氧化催化剂的制备工艺。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体式甲醛室温氧化催化剂，其特征在于，所述整体式甲醛室温氧化催化剂以负载型贵金属催化剂为活性组分，以碱性物质为粘结剂和活性助剂，以成型的蜂窝载体为基体构成，其组分含量为：负载型贵金属催化剂0.5％～15％碱性物质0.5％～15％蜂窝载体70％～99％所有百分数为重量百分数。

【技术特征摘要】
1.一种整体式甲醛室温氧化催化剂，其特征在于，所述整体式甲醛室温氧化催化剂以负载型贵金属催化剂为活性组分，以碱性物质为粘结剂和活性助剂，以成型的蜂窝载体为基体构成，其组分含量为：负载型贵金属催化剂0.5％～15％碱性物质0.5％～15％蜂窝载体70％～99％所有百分数为重量百分数。2.根据权利要求1的整体式甲醛室温氧化催化剂，其特征在于，所述负载型贵金属催化剂中，其中贵金属重量占所述负载型贵金属催化剂重量的百分比为0.1％～5％。3.一种制备权利要求1所述的整体式甲醛室温氧化催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备负载型贵金属催化剂，其中贵金属重量占所述负载型贵金属催化剂重量的百分比为0.1％～5％；(2)按照以整体式甲醛室温氧化催化剂的重量为100％计，将占重量百分比为0.5％～15％的负载型贵金属催化剂和占重量百分比为0.5％～15％的碱性物质搅拌配制成溶液；(3)根据上述(2)中配方比例，将占剩余重量百分比的蜂窝载体浸渍在所述溶液中，浸渍0.1-10min后取出，去掉蜂窝载体上多余的溶液，恒温烘干至重量不再变化后，制得该整体式甲醛室...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，潘金根，张炜，仵浩，张涵，
申请(专利权)人：宁波智通环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33