一种具有催化降解乙烯功能的催化布及制备与应用制造技术

技术编号:23184912 阅读:63 留言:0更新日期:2020-01-24 14:08
本发明专利技术属于催化材料及果蔬保鲜技术领域,公开了一种具有催化降解乙烯功能的催化布及制备与应用。将高锰酸盐、铁盐、钴盐和草酸盐加入到水中70~120℃温度下水热反应,固体产物经洗涤、干燥,得到粉末状催化剂;将所得催化剂加入到水中,超声处理分散均匀,再加入硅溶胶搅拌分散均匀,得到胶液;将胶液喷涂到布基材料上,干燥后得到具有催化降解乙烯功能的催化布。本发明专利技术制备的降解乙烯催化布,利用氧气将乙烯最终降解为二氧化碳,在去除乙烯的同时,降低氧气浓度,形成低氧高二氧化碳的环境;通过硅胶颗粒吸附催化降解乙烯的过程中产生的水和果蔬呼吸作用产生的水,可有效抑制微生物的生长繁殖,显著延长果蔬如芒果的保鲜期。

A kind of catalytic cloth with the function of catalytic degradation of ethylene and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种具有催化降解乙烯功能的催化布及制备与应用
本专利技术属于催化材料及果蔬保鲜
,具体涉及一种具有催化降解乙烯功能的催化布及制备与应用。
技术介绍
芒果是一种典型的热带水果,有“热带果王”之称。我国芒果种植区只限于海南、广东、广西、福建、云南、台湾等省的部分地区。芒果营养丰富,富含糖、蛋白质、脂肪、粗纤维、维生素A、维生素B、维生素C,以及少量的钙、磷、铁及其他矿物质。芒果属于呼吸高峰型和乙烯敏感型水果,采后衰老变质快,极易腐烂,6-8天就完成采后成熟。同时,芒果生长于高温多雨热带-亚热带,在生长过程中易遭受微生物的侵染,这就造成了芒果在运输和储存的过程中较大的损耗,严重的影响了芒果的经济效益。目前,芒果的保存方法主要是涂膜贮藏法、射线照射贮藏法、气调包装贮藏法等,从不同的方面杀菌和降低芒果的呼吸强度,以达到芒果保鲜的目的。乙烯是一种植物激素,对植物的生长发育,成熟衰老的各个阶段具有明显的作用。芒果在不成熟时,内源性乙烯含量非常低,在成熟和呼吸峰值之间开始增加。同时芒果内部发生一系列的化学反应,淀粉含量的下降,有色物质的增加,可溶性糖含量增加,果实硬度降低,特有香味的出现。乙烯可以诱导芒果的成熟,加速果实的软化,成熟,脱落,风味的劣变。所以,抑制乙烯生成或降低周围环境中的乙烯浓度可有效的降低呼吸作用并延缓芒果的后熟。目前,我国在果蔬的贮藏中使用的去除乙烯的方法有物理吸附法,常用活性炭、沸石、硅藻土等作为吸附剂,但存在着容易饱和和解吸等问题;氧化剂氧化法利用高锰酸钾和臭氧,价格便宜,易获得,已经得到广泛的使用,但高锰酸钾保鲜作用不长久,需要经常更换小包装,易造成二次污染;臭氧处理会存在透气性、透湿性差,杀菌不理想等问题;高锰酸钾和臭氧处理都存在化学物质残留的问题,使用效果不佳;减压脱除法易造成比表面积大的果蔬失水打蔫,降低其商业价值,而且造价成本高;因此,开发一种高效,安全的降解乙烯和去除氧气的热带水果芒果保鲜技术,具有重要的经济价值。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处,本专利技术的首要目的在于提供一种具有催化降解乙烯功能的催化布的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的具有催化降解乙烯功能的催化布。本专利技术的再一目的在于提供上述具有催化降解乙烯功能的催化布在水果保鲜中的应用。本专利技术的又一目的在于提供上述中的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现:一种具有催化降解乙烯功能的催化布的制备方法,包括如下制备步骤:(1)将高锰酸盐、铁盐、钴盐和草酸盐加入到水中,搅拌混合均匀后在70~120℃温度下水热反应;反应结束后自然冷却至室温,固体产物经洗涤、干燥,得到粉末状催化剂;(2)将步骤(1)所得催化剂加入到水中,超声处理分散均匀,再加入硅溶胶搅拌分散均匀,得到胶液;(3)将步骤(2)所得胶液喷涂到布基材料上,干燥后得到具有催化降解乙烯功能的催化布。进一步地,步骤(1)中所述高锰酸盐是指高锰酸钾、高锰酸钠中的一种或两种;所述铁盐是指高铁酸钾、氯化铁、硫酸铁中的至少一种;所述钴盐是指氯化钴、硝酸钴中的一种或两种;所述草酸盐是指草酸钠、草酸钾、草酸铵中的至少一种。进一步地,步骤(1)中所述高锰酸盐、铁盐、钴盐、草酸盐和水加入的质量比为(1.6~5.6):(1.6~5.6):(1.6~5.6):(1.6~5.6):(20~100)。进一步地,步骤(1)中所述水热反应的时间为7~14h。进一步地,步骤(1)中所述洗涤、干燥的过程为:用蒸馏水浸泡并搅拌,待产物沉降之后,将上层的水倒掉,反复操作多次,直到清洗之后的水没有颜色,然后将清洗好产物在50~150℃温度下干燥1~10h。进一步地,步骤(2)中所述催化剂、水和硅溶胶加入的质量比为1:(0.5~3):(1~4)。进一步地,步骤(2)中所述硅溶胶通过如下方法制备得到:以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱物,氨水为催化剂,乙醇为溶剂,首先将TEOS与乙醇混合,然后加入氨水溶液搅拌混合加热反应,得到透明的硅溶胶。进一步地,步骤(2)中所述超声处理的时间为5~30min;所述搅拌分散的时间为5~20min。进一步地,步骤(3)中所述布基材料是指PET无纺布、尼龙网或聚氨脂海绵。进一步地,步骤(3)中所述胶液喷涂的厚度为400~500μm,所述干燥是指在100~150℃温度下干燥3~5h。一种具有催化降解乙烯功能的催化布,通过上述方法制备得到。上述具有催化降解乙烯功能的催化布在水果保鲜中的应用。进一步地,所述的水果是指芒果。本专利技术采用过渡金属Co催化剂替代贵金属催化剂,利用氧气对乙烯进行催化氧化降解,具有材料丰富、成本低、催化活性好等特点。而在过渡金属催化剂中,锰基催化剂因来源广泛、制备简单和催化活性较高而备受关注。锰基催化剂的催化活性与其组成、微观结构、比表面积等因素相关,因而,本专利技术可以通过控制锰基催化剂的成分和尺寸、形貌等显微结构,在室温下催化氧气降解乙烯,将乙烯最终降解为为CO2和H2O,达到同时去除氧气和乙烯的目的。于此同时,利用硅胶吸附降解物和代谢产物水分,减少微生物的生长。所以,本专利技术利用锰基催化剂氧化降解乙烯,同时消耗了包装中的氧气和乙烯,提高了CO2浓度,能够有效降低了果蔬的呼吸作用、蒸腾作用和抑制微生物繁殖,延缓芒果的新陈代谢,提高热带水果芒果的保质期。相对于现有技术,本专利技术具有如下优点及有益效果:(1)本专利技术制备的降解乙烯催化布,其表面负载的催化剂,具有疏松多孔的空间结构和极大的比表面积,能使乙烯迅速聚集在其表面,实现乙烯的快速催化降解。(2)本专利技术通过纳米合成和掺杂技术来合成锰基催化剂,催化条件要求低,可在室温下降解乙烯。本专利技术制备的降解乙烯催化布,催化效率高,处理乙烯90分钟后,乙烯去除率可达到94.1%。(3)本专利技术制备的降解乙烯催化布,利用氧气将乙烯最终降解为二氧化碳,在去除乙烯的同时,降低氧气浓度,形成低氧高二氧化碳的环境,抑制了芒果的呼吸作用,延长芒果的保鲜期。芒果的保质期由原来3-4天延长至7-8天。(4)本专利技术通过硅胶颗粒吸附催化降解乙烯的过程中产生的水和包装内芒果的呼吸作用产生的水,可有效抑制微生物的生长繁殖,防止芒果在贮藏过程中的微生物腐败。(5)本专利技术制备的降解乙烯催化布,反应物是氧气,最终产物是二氧化碳,无化学添加剂残留,具有无毒无害,卫生安全、绿色环保、使用方便、可重复利用等优点。附图说明图1为实施例5中所得催化降解乙烯功能的催化布对乙烯的催化降解图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述,但本专利技术的实施方式不限于此。以下实施例中所用硅溶胶通过如下方法制备得到:以TEOS为前驱物,氨水为催化剂,乙醇为溶剂。首先将TEOS和无水乙醇混合加入反应器中,温和搅拌2min,让TEOS与乙醇充分混合,得到反应液;然后将0.18wt.%的氨本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种具有催化降解乙烯功能的催化布的制备方法,其特征在于包括如下制备步骤:/n(1)将高锰酸盐、铁盐、钴盐和草酸盐加入到水中,搅拌混合均匀后在70~120℃温度下水热反应;反应结束后自然冷却至室温,固体产物经洗涤、干燥,得到粉末状催化剂;/n(2)将步骤(1)所得催化剂加入到水中,超声处理分散均匀,再加入硅溶胶搅拌分散均匀,得到胶液;/n(3)将步骤(2)所得胶液喷涂到布基材料上,干燥后得到具有催化降解乙烯功能的催化布。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有催化降解乙烯功能的催化布的制备方法,其特征在于包括如下制备步骤:
(1)将高锰酸盐、铁盐、钴盐和草酸盐加入到水中,搅拌混合均匀后在70~120℃温度下水热反应;反应结束后自然冷却至室温,固体产物经洗涤、干燥,得到粉末状催化剂;
(2)将步骤(1)所得催化剂加入到水中,超声处理分散均匀,再加入硅溶胶搅拌分散均匀,得到胶液;
(3)将步骤(2)所得胶液喷涂到布基材料上,干燥后得到具有催化降解乙烯功能的催化布。


2.根据权利要求1所述的一种具有催化降解乙烯功能的催化布的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述高锰酸盐是指高锰酸钾、高锰酸钠中的一种或两种;所述铁盐是指高铁酸钾、氯化铁、硫酸铁中的至少一种;所述钴盐是指氯化钴、硝酸钴中的一种或两种;所述草酸盐是指草酸钠、草酸钾、草酸铵中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的一种具有催化降解乙烯功能的催化布的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述高锰酸盐、铁盐、钴盐、草酸盐和水加入的质量比为(1.6~5.6):(1.6~5.6):(1.6~5.6):(1.6~5.6):(20~100)。


4.根据权利要求1所述的一种具有催化降解乙烯功能的催化布的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述水热反应的时间为7~14h;所述洗涤、干燥的过程为:用蒸馏水浸泡并...

【专利技术属性】
技术研发人员:肖凯军叶鹏辉朱良程瑶王震
申请(专利权)人:华南理工大学广东华凯明信科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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