一种用于甲醛净化的整体式催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于甲醛净化的整体式催化剂的制备方法。包括如下步骤：（1）制备有具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体；（2）将具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体与含有贵金属盐和过渡金属盐的溶液保持接触，使溶液中活性组分吸附至蜂窝复合材料表面；（3）用还原剂还原得到用于甲醛净化的整体式催化剂。本发明专利技术以整体式蜂窝陶瓷/蜂窝不锈钢为载体，用吸附法负载活性组分，活性组分分布均匀，贵金属利用率高，制备工艺简单，易操作，重复性好。在贵金属低负载量的情况下可以在室温下将甲醛完全催化氧化成无毒无害的二氧化碳和水，分解速度快且使用寿命长。

Method for preparing integral catalyst for purifying formaldehyde

The invention discloses a method for preparing an integral catalyst for purifying formaldehyde. Includes the following steps: (1) preparation of monolithic honeycomb carrier adsorption ability supported active coating; (2) the solution containing noble metal salts and transition metal salts adsorption and monolithic honeycomb active coating immobilization ability to maintain contact with the activity of the group in the surface of the absorbing solution to cellular composite materials; (3) using reductant for monolithic catalyst for purifying formaldehyde. The present invention uses an integral honeycomb ceramic / honeycomb stainless steel as a carrier, and the active component is supported by the adsorption method, the active component is uniformly distributed, the utilization rate of the noble metal is high, the preparation process is simple, the operation is easy, and the repeatability is good. Under the condition of low load of noble metal, the formaldehyde can be completely catalyzed to oxidize into nontoxic and harmless carbon dioxide and water at room temperature, and the decomposition rate is fast and the service life is long.

【技术实现步骤摘要】
一种用于甲醛净化的整体式催化剂的制备方法
本专利技术涉及环境空气净化领域，具体而言，涉及一种用于甲醛净化的整体式催化剂的制备方法。
技术介绍
伴随着我国城镇化程度加深，环境空气中甲醛污染逐渐成为危害居民健康的主要因素。甲醛是广泛应用于建筑材料，家具中胶水粘合剂的主要成分。长期处于含高浓度甲醛的环境空气中，会导致呼吸道及皮肤等人体组织发生多种急、慢性病变。发展高效的去除室内甲醛技术对于推进我国的城镇化进程有着重大的意义。与市场上常见的光催化、等离子净化等需要额外输入能量且去除效率不稳定的甲醛净化技术相比，催化氧化可以在彻底将甲醛变成无毒无害的二氧化碳和水，无需额外能量输入，是最值得推广的甲醛净化技术。实现甲醛室温高效净化的核心是制备具有高净化效能的甲醛净化催化剂。专利CN102240549A公开了一种高效抗湿室温去除甲醛的方法。该专利方法的特征在于采用蜂窝陶瓷载体，先在孔道中负载参杂银的hollandite型晶体结构二氧化锰为基体，之后采用浸渍的方法负载Pt活性组分。该整体式催化剂可以在室温常湿的情况下高效的去除室内甲醛。专利105289298A公开了一种室温下消除甲醛的催化模块及其制备方法。该专利同样包括骨架载体，涂层和催化剂层。骨架载体为三维孔道的泡沫结构包括堇青石，莫来石，碳化硅等等，在骨架载体涂覆涂层后，采用等体积浸渍的方法负载贵金属活性组分。贵金属负载量为0.5％～1.0％，有着较高的甲醛转换效率。专利CN102247842A公开了一种室温消除甲醛的高效催化剂。专利技术的特征在于催化剂以涂有TiO2-SnO2复合氧化物堇青石蜂窝陶瓷为载体，之后以多次浸渍的方法负载Pt，使得Pt的含量为复合氧化物的0～5.0％。该专利技术可以在室温下高效去除甲醛。上述已公开的专利中均采用浸渍的方法将活性组分负载于整体式蜂窝陶瓷载体上并用于室内甲醛净化。上述专利均采用等体积浸渍法负载活性组分，其缺点在于活性组分在整体式催化剂各个孔道之间分布不均匀，导致贵金属利用效率降低。浸渍法应用于整体式蜂窝催化剂制备过程中，需要通过加热手段使多余的溶液通过挥发移除。由于蜂窝结构表面溶剂挥发速度快，内部孔道溶剂挥发慢，因而贵金属活性组分会随溶剂挥发发生迁移，导致蜂窝催化剂不同孔道之间出现贵金属分布不均的现象。含甲醛废气流经整体式催化剂中低贵金属含量区域时，甲醛未完全转化即离开床层，而高贵金属含量区域富余的贵金属，由于整体式催化剂本身平行孔道特性，并不能转化已离开床层的甲醛，导致部分贵金属组分实际并未产生催化效果。上述现象是浸渍法应用于整体式催化剂制备过程时难于避免的，因而使用浸渍法制备的甲醛净化整体式蜂窝催化剂，其贵金属利用效率受限。合理设计催化剂制备方案，实现贵金属组分在蜂窝载体表面均匀负载，对于提升甲醛净化催化剂的贵金属利用效率，降低催化剂成本，推动环境甲醛污染治理尤为重要。本专利技术即提供了一种可应用于催化剂制备过程的吸附法，通过吸附作用将活性组分均匀分布于整体式催化剂表面，并通过过滤移除多余的液体，避免了浸渍法采用的干燥过程导致活性组分在载体上的不均匀分布，从而达到提高用于甲醛净化整体式催化剂贵金属利用效能的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在克服现有技术的不足，提供一种用于甲醛净化的整体式催化剂的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种用于甲醛净化的整体式催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)制备有具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体；(2)将具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体与含有贵金属盐和过渡金属盐的溶液保持接触，使溶液中活性组分吸附至蜂窝复合材料表面；(3)用还原剂还原得到用于甲醛净化的整体式催化剂。在上述的制备方法中，步骤(1)中所述具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体由如下方法制成：(1)取拟薄水铝石(或勃姆石)、氧化铝粉体，与去离子水混合后，使各组分重量比维持在：拟薄水铝石(或勃姆石)∶氧化铝∶水═2∶1～30∶2～50，随后使用硝酸、醋酸或草酸调节溶液pH值至2～6之间，得到涂层浆料；(2)使上述涂层浆料浸没整体式多孔蜂窝载体，再将载体取出吹干孔道内残余液体，烘干并煅烧，即得。本专利技术采用吸附步骤，使贵金属组分Pd、Pt、Au及非贵金属组分Fe、Ni、Co、Mn均匀分布于整体式多孔蜂窝载体孔道表面，然后还原得到甲醛净化催化剂。该方法应用于环境空气中的甲醛催化净化领域，可避免出现活性组分出现分布不均的情况，提升催化剂中贵金属元素的利用效率。在上述的制备方法中，步骤(1)中所述整体式蜂窝载体为堇青石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷或不锈钢材质中的一种。规格优选为50～400目，比表面积优选为介于0.01～2m2/g之间。在上述的制备方法中，步骤(2)中所述活性组分吸附至蜂窝复合材料表面按照如下方法实施：取H2PdCl6、H2PtCl6、HAuCl4三种贵金属盐中的一种或其组合，加入Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、Mn(NO3)2、Co(NO3)3四种非贵金属硝酸盐中的一种或其组合，按摩尔比使总贵金属∶总非贵金属═1∶0.01～2范围，使用去离子水溶解上述盐溶液，至贵金属浓度为0.1～1g/L，随后按照与去离子水相同体积加入具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体，保持2～8小时，使有效组分被活性涂层表面均匀固载，随后过滤移除已不含活性组分的多余液体。在上述的制备方法中，步骤(3)中所述还原剂为硼氢化钠、柠檬酸钠、硼氢化钾、柠檬酸钾、甲醛、甲酸、草酸中的一种或其混合物。在上述的制备方法中，所述调节pH值用酸优选为硝酸，pH值调节范围优选为3～5。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术制备的催化剂，以整体式蜂窝陶瓷/蜂窝不锈钢为载体，用吸附法负载活性组分，活性组分分布均匀，贵金属利用率高，制备工艺简单，易操作，重复性好。在贵金属低负载量的情况下可以在室温下将甲醛完全催化氧化成无毒无害的二氧化碳和水，分解速度快且使用寿命长。该催化剂应用于室内甲醛去除领域效果明显，且克服了粉末催化剂不易成型、床层压降大机械强度低的缺点，可直接与空调、空气净化器等具有空气循环能力的家电配合使用。附图说明图1为实施例3用于甲醛室温净化的寿命测试结果(>400小时)具体实施方式本专利技术用以下实施例说明，但不限于下述实施例。在不脱离前后叙述宗旨的范围下，变化实施都包含在本专利技术的技术范围内。实施例1：称取20g拟薄水铝石、80g氧化铝粉体，加入去离子水300g混合，使用硝酸调节pH至4。取250目堇青石蜂窝陶瓷，体积为50×50×50mm，浸没入上述浆料后取出，吹干孔道内残余液体，120℃烘干，550℃煅烧4小时。最终得到的表面涂覆固载活性涂层的堇青石蜂窝载体。测试结果为：载体表面涂层涂覆量为60g/L；涂层比表面积为87m2/g；经过超声震荡测试，载体表面涂层脱落率<3％。实施例2：称取20g拟薄水铝石、100g氧化铝粉体，加入去离子水300g混合，，使用硝酸调节pH至4。取50目不锈钢蜂窝载体，体积为50×50×50mm，浸没入上述浆料后取出，吹干孔道内残余液体，120℃烘干，550℃煅烧4小时。最终得到的为表面涂覆固载活性涂层的不锈钢蜂窝载体。测试结果为：载体表面涂层涂覆量为22g/L；涂层比表面积为95m2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于甲醛净化的整体式催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备有具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体；（2）将具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体与含有贵金属盐和过渡金属盐的溶液保持接触，使溶液中活性组分吸附至蜂窝复合材料表面；（3）用还原剂还原得到用于甲醛净化的整体式催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于甲醛净化的整体式催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备有具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体；（2）将具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体与含有贵金属盐和过渡金属盐的溶液保持接触，使溶液中活性组分吸附至蜂窝复合材料表面；（3）用还原剂还原得到用于甲醛净化的整体式催化剂。2.如权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述具吸附固载能力活性涂层的整体式蜂窝载体由如下方法制成：（1）取拟薄水铝石或勃姆石、氧化铝粉体，与去离子水混合后，使各组分重量比维持在：拟薄水铝石或勃姆石∶氧化铝∶水═2∶1~30∶2~50，随后使用硝酸、醋酸或草酸调节溶液pH值至2~6之间，得到涂层浆料；（2）使上述涂层浆料浸没整体式多孔蜂窝载体，再将载体取出吹干孔道内残余液体，烘干并煅烧，即得。3.如权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述整体式蜂窝载体为堇青石陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷或...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪红兵，霍颖，陈家枢，芮泽宝，
申请(专利权)人：中山大学惠州研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44