一种灭菌除醛双效锰催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于催化剂领域，尤其涉及一种灭菌除醛双效锰催化剂及其制备方法和应用。其制备方法主要包括：将多孔结构载体置于处理液中进行水热处理得到预制粒，处理液中含有高价锰化合物和低价锰化合物；水热反应结束后对预制粒进行清洗并干燥即得到灭菌除醛双效锰催化剂。而所制得的催化剂以多孔结构载体为核心，外表面包覆有瓣状的微纳结构，能够有效用于空气净化。本发明专利技术催化剂对空气甲醛浓度调控响应迅速；能够快速实现甲醛浓度的下降；能够实现对低浓度甲醛的吸附分解，在持续释放甲醛的环境中具有良好的适用性；具有优异的杀菌灭菌效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种灭菌除醛双效锰催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化剂领域，尤其涉及一种灭菌除醛双效锰催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]活性锰(二氧化锰)是一种具有甲醇催化分解效果的活性材料，其倍广泛地用于空气净化的催化剂领域中。经研究表明，现有的活性锰在25℃左右的条件下，可以产生非常优异的除醛效果，同时具有非常良好的自恢复性，在经过水氧处理后能够快速再生，能够重复进行利用。
[0003]基于活性锰本身优良的催化性以及可再生性，其得到了广泛的应用。如甲醛分解毡，其将活性锰负载于聚酯纤维毡上，形成具有甲醛分解性能的毡物，能够用于甲醛的吸附和吸收分解。又如活性锰折叠滤芯和将活性锰负载在聚对苯二甲酸乙二醇酯上形成的低比重滤芯，均较之载铂滤芯和活性碳滤芯等性能更加优越，甲醛的去除效果更优。
[0004]但是，即便活性锰具有良好的催化性和再生性，也存在着一定的使用缺陷。如CN102921408A技术方案中，其采用杂化金属离子插层改善活性锰多孔材料的层结构，拓宽层间距形成层状分离，具备了更加复杂的微观结构，其能够有效提高活性锰材料的比表面积，理论上对于改善活性锰材料的催化效率十分有益，但是其实际催化效果也较为有限，并且实际使用过程中表现不佳，无法实现快速控制甲醛含量，并且在新房装修后，家具和墙面等不断向外释放甲醛的过程中，无法保持甲醛含量处于一个均匀较低的水准，会处于一个长期较大的波动状态。
[0005]而在此前，我司技术人员研发出采用胶料使得活性锰与多孔材料配合的技术方案(申请号202011511857.1)，使得甲醛能够快速地在短时间内下降至较低水平，约在早期0～10min内，即可实现甲醛浓度的初步控制，并在其吸附后逐步分解释放二氧化碳，形成快速净化空气的效果，而该技术方案实际由于胶料作用，部分多孔材料和活性锰被胶料包覆，对于胶料的要求较高，需采用特定量和特定种类的特制胶液，导致实际生产制备过程中成品率较低，实际经济效果有限，且产品性能存在一定的波动性。
[0006]此外，沸石通常也与银或银和锌配合实现杀菌灭菌效果。如日本Sinanen comic公司所制备的Zeomic XAW ioi抗菌剂，又如美国FOSS公司所制备的含银无机沸石AgION抗菌剂，均采用以银为主体实现银
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沸石配合抗菌的效果。还如部分价格低廉的沸石型抗菌剂，采用沸石负载汞、铬、铅、铜、钴、镍等元素，实现抗菌，但其中汞、铬和铅均具有对人体的危害性，铜、镍、钴则抗菌性较差。因此同样具备一定的缺陷性。而进一步开发一种新型的沸石型抗菌剂，确保其具有良好的甲醛吸附分解效果同时还能够具备良好的抗菌性。

技术实现思路

[0007]为解决现有的活性锰体系甲醛催化材料存在催化分解甲醛的效率有限，采用被动式催化分解的方式难以短时间内有效控制环境空气中的甲醛含量，导致实际使用效果有
限，以及部分新兴技术能够快速实现甲醛含量控制，但产品性能存在波动性等问题，本专利技术提供了一种灭菌除醛双效锰催化剂，及其制备方法和应用方法。
[0008]本专利技术的目的在于：一、确保催化剂能够实现快速控制环境空气中的甲醛含量；二、形成主动式吸附的方式对甲醛形成吸附
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催化效果，并使得两者相互促进，实现对环境甲醛含量的稳定控制；三、具备良好除醛效果的同时，进一步还具备强力灭菌的效果；四、产品性能稳定，制备方法简洁。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0010]一种灭菌除醛双效锰催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)将多孔结构载体置于处理液中进行水热处理得到预制粒，处理液中含有高价锰化合物和低价锰化合物，高价锰化合物中所含高价锰元素的价位为+5价和/或+6价和/或+7价，低价锰化合物中所含高价锰元素的价位为+2价和/或+3价；2)水热反应结束后对预制粒进行清洗并干燥即得到灭菌除醛双效锰催化剂。
[0011]在本专利技术的技术方案中，采用高价锰和低价锰配合反应归中形成二氧化锰的方式，实现活性锰在多孔结构载体上的负载。相较于还原或氧化或常规电化学沉积等方式进行制备所得的活性锰，采用归中反应制得的活性锰与多孔结构载体能够形成稳定的负荷负载，并且能够反应效率较为可控，不会形成致密沉积，能够形成具有特定结构特征的，如针状、草状或枝状等结构，具有较大的比表面积并且结构稳定性高。而本专利技术通过特定的配比和特定的工艺，能够在多孔结构载体表面形成花瓣状的活性锰沉积，具有极大的比表面积，并且同样能够形成介孔，与多孔结构载体配合形成介孔虹吸效应，使得甲醛能够快速被多孔结构载体吸附，随后逐步释放到花瓣状的活性锰结构中形成“二次吸附”并在花瓣状的活性锰结构中催化分解，同时进行释放。以花瓣状的活性锰沉积作为二级结构，以中心的多孔结构载体作为一级结构，形成一级结构和二级结构的配合，能缓解作为主要吸附部分一级结构的吸附压力，具备更强的吸附能力，经试验能够提高吸附量和吸附效率均能够产生十分显著的提升效果，并且二级结构的吸附、催化、分解一体化形式使得催化分解甲醛的效率更高，能够减少持续释放甲醛的空气环境中甲醛含量的波动性，使得整体空气中甲醛含量趋于平稳。
[0012]此外，经专利技术人研究，部分特殊工艺制得的二氧化锰在杀灭细菌方面也有这良好的表现。通过检测发现，二氧化锰对于金黄葡萄球菌、大肠杆菌等常见的致病菌具有非常良好的灭杀效果，能够达到99％以上的灭杀率，并且对于其余如链球菌等条件致病菌，也具有一定的灭杀效果。但并非所有形式存在的二氧化锰均能够产生良好的灭杀效果。如市售电解二氧化锰，所产生的灭杀效果就较为有限。
[0013]作为优选，步骤1)所述高价锰化合物中锰价位为+6价和/或+7价；步骤1)所述低价锰化合物中锰价位为+2价。
[0014]七价锰和二价锰本身即能够进行归中反应形成四价锰，产生二氧化锰沉积，即归中得到活性锰，而六价锰则是自身可以歧化生产活性锰和七价锰。六价锰歧化形成活性锰
的速率要更大于归中反应形成活性锰的速率，因此适当添加活性锰能够提高微观结构的结构稳定性，并且能够较快地产生基础沉积层，并且在此基础上生长形成花瓣状结构。实际上三价锰和五价锰也同样容易发生歧化，三价锰歧化形成二价锰和活性锰，五价锰歧化生成活性锰和七价锰。但是相较于二价锰而言，经试验表明，采用三价锰元素的低价锰化合物替代二价锰元素的低价锰化合物，所产生的花瓣状结构内部空间较小，SEM图中体现为瓣状结构较窄，并且经检测表明其二级吸附性能和催化性能均有所减弱。而五价锰歧化相较于六价锰而言，其SEM图中表面平整性更高，存在一定封堵多孔结构载体的一级结构的现象，整体性能表现其吸附性能和催化性能较弱。因此综上，高价锰化合物中锰价位最优为+6价和+7价，低价锰化合物中锰价位最优为+2价。
[0015]作为优选，步骤1)所述处理液中高价锰元素与低价锰元素的摩尔比为1：(0.4～0.7)。
[0016]上述比例的高价锰元素和低价锰元素配合具有较优的归中反应效果，并且，若高价锰元素中含有+6价锰元素，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种灭菌除醛双效锰催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）将多孔结构载体置于处理液中进行水热处理得到预制粒，处理液中含有高价锰化合物和低价锰化合物，高价锰化合物中所含高价锰元素的价位为+5价和/或+6价和/或+7价，低价锰化合物中所含高价锰元素的价位为+2价和/或+3价；2）水热反应结束后对预制粒进行清洗并干燥即得到灭菌除醛双效锰催化剂。2.根据权利要求1所述的一种灭菌除醛双效锰催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述高价锰化合物中锰价位为+6价和/或+7价；步骤1）所述低价锰化合物中锰价位为+2价。3.根据权利要求1或2所述的一种灭菌除醛双效锰催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述处理液中高价锰元素与低价锰元素的摩尔比为1：（0.4～0.7）。4.根据权利要求3所述的一种灭菌除醛双效锰催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述处理液中，高价锰元素的含量为0.1～0.2 mol/L，低价锰元素的含量为0.04～0.08 mol/L。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乾坤，唐文武，张惠斌，任彩，戴思雨，
申请(专利权)人：湖南省尤利威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：