一种负载型长效甲醛净化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种负载型长效甲醛净化剂，该净化剂以长效稳定的锰基类水滑石为载体，负载稀土金属为活性中心，利用高锰酸盐氧化改性而得，所述的稀土金属为镧、铈、镨、钕、镝、钬、镱、镥、钪和钇中的一种或两种，其中所负载稀土元素的摩尔含量占催化剂总摩尔数的0.5~5%。本发明专利技术还公开了一种负载型长效甲醛净化剂的制备方法和应用。本发明专利技术具有如下有益效果：（1）本发明专利技术的负载型长效甲醛净化剂在低浓度甲醛去除过程中显示了长期高效的性能，1小时内甲醛的最高去除率可达99.8%，200天内不失活；（2）本发明专利技术的负载型长效甲醛净化剂可以牢固的固载于多孔介质上发挥甲醛去除作用，且成本低，制备工艺简单，不产生“三废”排放。

【技术实现步骤摘要】
一种负载型长效甲醛净化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种负载型长效甲醛净化剂及其制备方法和应用，属于新材料和

技术介绍
在众多挥发性有机污染物（VOCs）中，甲醛是来源最广且危害最为严重的气体之一，并于2004年被国际癌症研究机构（IARC)列为第一类致癌物质，长期处于甲醛环境中将导致鼻咽癌等高危疾病的发生。为了消除甲醛对人类健康的危害，国内外科研人员做了大量的研究工作，开发出了吸附、光催化、低温等离子体、催化燃烧等甲醛消除技术；但这些技术在甲醛消除处理过程中也存在诸多不足之处，如：吸附量有限、能耗大、二次污染严重、消除效率低、反应温度高等。因此，室温下廉价高效地消除甲醛仍然是一项颇具挑战性的难题，具有很高的学术价值和现实意义。在众多甲醛消除技术中，催化氧化可将甲醛完全分解为无害的CO2和H2O，不产生二次污染，且反应条件温和、能耗低，因此被认为是一种极具开发和应用前景的甲醛消除技术，而该技术的关键是构建高效的催化体系。目前，以Pt为代表的贵金属催化体系和以Mn、Co为代表的过渡金属催化体系在甲醛净化过程中被广泛应用。如AppliedCatalysisB:Environmental2020,267,118689最近报道了将少量的Pt和MnO2纳米片负载于泡沫碳形成了Pt/MnO2-CF催化剂，在室温净化甲醛中效果显著。ZL201910113508.5介绍了一种氧化锰催化剂及其制备方法和应用；此外，ZL201810073524.1也公开了一种可于室温下将甲醛完全催化氧化的催化剂的制备方法，其皆在甲醛净化中也显示了较高的去除效率。但以上诸多催化体系皆存在两大待解决难题：（1）贵金属催化剂虽除醛效果好但成本太高难以工业化；（2）廉价的过渡金属催化剂通常低温催化活性不高、易失活、除醛耗时长。故寻求廉价、长效、快速的甲醛净化剂并将之推广应用成为近期研究热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种负载型长效甲醛净化剂及其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种负载型长效甲醛净化剂，该净化剂以长效稳定的锰基类水滑石为载体，负载稀土金属为活性中心，利用高锰酸盐氧化改性而得，所述的稀土金属为镧、铈、镨、钕、镝、钬、镱、镥、钪和钇中的一种或两种，其中所负载稀土元素的摩尔含量占催化剂总摩尔数的0.5~5%。本专利技术还提供了上述负载型长效甲醛净化剂的制备方法，所述的方法包括如下步骤：（1）配制硝酸锰、非锰金属氧化物和偏铝酸钠的混合胶体水溶液，利用碱液控制其pH值在10～11.5之间，室温搅拌4～24小时，控制硝酸锰及非锰金属氧化物的总摩尔数与偏铝酸钠的摩尔数之比在2～5：1，控制锰离子、非锰金属离子和铝离子的总浓度在2.0～5.0mol/L；所得胶体过滤或离心脱水，用水洗至中性，80～120℃烘干，所得的固体样品在300～800℃下煅烧2～8小时，制得相应的复合氧化物；（2）配置一定浓度的稀土金属硝酸盐溶液，将步骤1）所得复合氧化物浸渍于其中，室温搅拌4～24小时，过滤或离心脱水得胶体；（3）配置一定浓度的高锰酸盐溶液，将步骤2）所得胶体置于其中，超声波震荡并搅拌6～12小时，离心脱水，80～120℃烘干，即得负载型长效甲醛净化剂。优选地，所述步骤（1）中，所述非锰金属氧化物为氧化镁、氧化锌或氧化钙中的一种；碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵和尿素中的一种。所述步骤（2）中，所述稀土金属硝酸盐为镧、铈、镨、钕、镝、钬、镱、镥、钪和钇中的一种或两种稀土金属的硝酸盐。所述步骤（3）中，所述的高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铵中的一种。更优选地，上述步骤（1）中，控制硝酸锰及非锰金属氧化物的总摩尔数与偏铝酸钠的摩尔数之比在2：1或5：1。上述步骤（2）中，稀土金属硝酸盐溶液的浓度为0.015~0.25mol/L。上述步骤（3）中，高锰酸盐的浓度为1~2.5mol/L。本专利技术还提供了所述的负载型长效甲醛净化剂通过附载在空气净化器、新风系统或空调滤网上用于净化甲醛的应用。本专利技术还提供了附载有所述的负载型长效甲醛净化剂的多孔介质的制备方法，包括如下步骤：（1）配制硝酸锰、非锰金属氧化物和偏铝酸钠的混合胶体水溶液，利用碱液控制其pH值在10～11.5之间，室温搅拌4～24小时，控制硝酸锰及非锰金属氧化物的总摩尔数与偏铝酸钠的摩尔数之比在2～5：1，控制锰离子、非锰金属离子和铝离子的总浓度在2.0～5.0mol/L；所得胶体过滤或离心脱水，用水洗至中性，80～120℃烘干，所得的固体样品在300～800℃下煅烧2～8小时，制得相应的复合氧化物；（2）配置一定浓度的稀土金属硝酸盐溶液，将步骤1）所得复合氧化物浸渍于其中，室温搅拌4～24小时，过滤或离心脱水得胶体；（3）配置一定浓度的高锰酸盐溶液，将步骤2）所得胶体置于其中，超声波震荡并搅拌6～12小时，将多孔介质置于胶体中5～20分钟，取出后离心脱水，80～120℃烘干，即得附载有所述负载型长效甲醛净化剂的多孔介质。优选地，所述步骤（1）中，所述非锰金属氧化物为氧化镁、氧化锌或氧化钙中的一种；碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵和尿素中的一种。所述步骤（2）中，所述稀土金属硝酸盐为镧、铈、镨、钕、镝、钬、镱、镥、钪和钇中的一种或两种稀土金属的硝酸盐。所述步骤（3）中，所述的多孔介质为无纺布、瓦楞纸和铝蜂窝中的一种；高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铵中的一种。更优选地，上述步骤（1）中，控制硝酸锰及非锰金属氧化物的总摩尔数与偏铝酸钠的摩尔数之比在2：1或5：1。上述步骤（2）中，稀土金属硝酸盐溶液的浓度为0.015~0.25mol/L。上述步骤（3）中，高锰酸盐的浓度为1~2.5mol/L。本专利技术利用类水滑石的天然稳定结构，制备出稳定的含锰类水滑石，并负载稀土金属为助活性中心，利用高锰酸盐氧化改性制备出优异的甲醛净化剂，1小时内甲醛去除率最高可达99.8%，且催化剂200天内不会失活，具有意想不到的技术效果，该廉价高效的甲醛净化剂未见报道。此外，该净化剂喷涂于多孔介质之上仍保持着优秀的甲醛净化效果，为其未来应用于空气净化器，新风系统、空调等滤网之上铺平道路。本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术的负载型长效甲醛净化剂在低浓度甲醛去除过程中显示了长期高效的性能，1小时内甲醛的最高去除率可达99.8%，200天内不失活；（2）本专利技术的负载型长效甲醛净化剂可以牢固的固载于多孔介质上发挥甲醛去除作用，且成本低，制备工艺简单，不产生“三废”排放；（3）本专利技术的负载型长效甲醛净化剂可在碱性、潮湿的等恶劣条件下进行净化，有利于工业化推广应用。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术的实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载型长效甲醛净化剂，其特征在于，该净化剂以长效稳定的锰基类水滑石为载体，负载稀土金属为活性中心，利用高锰酸盐氧化改性而得，所述的稀土金属为镧、铈、镨、钕、镝、钬、镱、镥、钪和钇中的一种或两种，其中所负载稀土元素的摩尔含量占催化剂总摩尔数的0.5~5%。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载型长效甲醛净化剂，其特征在于，该净化剂以长效稳定的锰基类水滑石为载体，负载稀土金属为活性中心，利用高锰酸盐氧化改性而得，所述的稀土金属为镧、铈、镨、钕、镝、钬、镱、镥、钪和钇中的一种或两种，其中所负载稀土元素的摩尔含量占催化剂总摩尔数的0.5~5%。


2.如权利要求1所述的负载型长效甲醛净化剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
（1）配制硝酸锰、非锰金属氧化物和偏铝酸钠的混合胶体水溶液，利用碱液控制其pH值在10～11.5之间，室温搅拌4～24小时，控制硝酸锰及非锰金属氧化物的总摩尔数与偏铝酸钠的摩尔数之比在2～5：1，控制锰离子、非锰金属离子和铝离子的总浓度在2.0～5.0mol/L；所得胶体过滤或离心脱水，用水洗至中性，80～120℃烘干，所得的固体样品在300～800℃下煅烧2～8小时，制得相应的复合氧化物；
（2）配置一定浓度的稀土金属硝酸盐溶液，将步骤1）所得复合氧化物浸渍于其中，室温搅拌4～24小时，过滤或离心脱水得胶体；
（3）配置一定浓度的高锰酸盐溶液，将步骤2）所得胶体置于其中，超声波震荡并搅拌6～12小时，离心脱水，80～120℃烘干，即得负载型长效甲醛净化剂。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述非锰金属氧化物为氧化镁、氧化锌或氧化钙中的一种；碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵和尿素中的一种。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述稀土金属硝酸盐为镧、铈、镨、钕、镝、钬、镱、镥、钪和钇中的一种或两种稀土金属的硝酸盐。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述的高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴功德，王晓丽，蒋太能，阚建飞，郑锋，韩燕萍，杨明宝，葛鹏飞，黄兵，郝颖，
申请(专利权)人：南京工程学院，苏州维纳尔新材料科技有限公司，南京港资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32