一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂及其制备方法；所述催化剂由分子筛载体和非贵金属活性组分组成；该催化剂的制备步骤包括：首先将分子筛载体和一定浓度的碱溶液混合搅拌一段时间后冲洗、过滤得到改性后的分子筛；然后将改性后的分子筛与一定浓度的金属盐溶液混合搅拌一段时间后冲洗、过滤、烘干得到催化剂前驱体；最后将前驱体进行煅烧，所得产物为用于甲醛净化的催化剂；本发明专利技术提供的催化剂金属活性中心高度分散，能有效在室温下将甲醛催化氧化成CO2和H2O，并保持良好的稳定性，从而实现甲醛的绿色消除；并且原料易得、制备方法简单、成本低，便于推广应用。便于推广应用。便于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及甲醛净化
，具体地说，涉及一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]室内的甲醛主要来源于家具的粘合剂和墙面的油漆涂料等。甲醛是无色但有刺激性气味的气体，相对密度为1.067(空气＝1)，沸点为
‑
19℃，毒性剧烈，具有高致癌风险。人体如果长期暴露在含有甲醛的室内环境当中，会导致眼睛不适、肺部疾病、皮肤癌等疾病。2017年，世界卫生组织将甲醛列为一类致癌物。我国规定，室内甲醛浓度不能超过0.1mg/m3。因此，为了提高室内空气环境，寻求有效去除室内甲醛的方法具有重要意义。到目前为止，人们已经研究了多种方法来改善空气质量和降低室内甲醛浓度，包括吸附、等离子体分解、热氧化、催化氧化、光催化氧化、生物/植物过滤，如植物修复和微生物去除，等等。其中，催化氧化是去除甲醛的最成熟、最有效的技术之一，通过化学转化，把甲醛氧化成无毒无害的CO2和H2O。催化氧化技术仍然面临的一个主要挑战是如何从众多可用的催化剂中选择合适的催化剂。目前，可用于去除甲醛的催化剂主要分为两类：负载型贵金属催化剂和非贵金属氧化物。
[0003]中国专利技术专利CN 103736484A公开了一种用于甲醛净化的负载型类整体式催化剂，其特征在于以二氧化钛纳米管为载体，并在其上负载贵金属Pt、Ru、Rh、Pd、Au中的一种或者至少两种的混合物。该催化剂能在低温下对净化甲醛保持较高的活性和稳定性，但其负载的元素为贵金属，因成本昂贵而难以得到广泛应用。
[0004]中国专利技术专利CN 105148917A一种提高甲醛催化剂催化效率的方法及其甲醛催化剂，其特征在于用硼氢化钠溶液还原过渡金属氧化物，从而增加过渡金属氧化物表面氧缺陷。该专利技术使用了非贵金属元素，有效降低了催化剂的成本，但是该催化剂无法实现在室温下有效净化甲醛，因此仍然难以普及使用。

技术实现思路

[0005]基于目前各种用于甲醛净化的催化剂存在的问题，如贵金属类催化剂成本高、非贵金属类催化剂室温条件下效率低等，本专利技术旨在提供一种新型的有效用于甲醛净化的非贵金属型催化剂及其制备方法，该类催化剂具备成本低、制备过程简单、能在室温条件下有效去除甲醛的优点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术解决方案：
[0007]一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，所述的非贵金属型催化剂由改性分子筛载体和非贵金属活性组分组成；以催化剂的重量为100％计，非贵金属活性组分质量百分比为0.1％～10％；所述的非贵金属活性组分为Ce、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一种或几种混合。
[0008]进一步，上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，所述的改下分子筛载体通过下述方法制备的：将分子筛载体和碱溶液充分混合，搅拌1
‑
3h，用去离子水冲洗并进行
真空抽滤，所得滤渣为改性后的分子筛。
[0009]进一步，上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，所述的分子筛载体为ZSM
‑
5分子筛。
[0010]进一步，上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，所述的碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
[0011]进一步，上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，所述的碱溶液的浓度为0.01～1mol/L。
[0012]本专利技术提供的第二个技术方案是上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂的制备方法，依次包括下述步骤：
[0013]1)配置金属盐溶液，将改性分子筛和金属盐溶液充分混合，搅拌1
‑
3h后进行真空抽滤，抽滤过程中用适量的去离子水进行冲洗，所得滤渣为催化剂前驱体，将其进行充分干燥，得催化剂前驱体；
[0014]2)煅烧
[0015]将催化剂前驱体置于马弗炉中进行煅烧，冷却至室温后即可获得催化剂。
[0016]进一步的，上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，所述的金属盐溶液中的金属离子溶液浓度为1～100mmol/L。
[0017]进一步的，上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂的制备方法，所述的活性金属盐溶液为Ce(NO3)3、Mn(NO3)2、MnCl2、Fe(NO3)3、FeCl3、FeCl2、Co(NO3)2、CoCl2、Co(CH3COO)2、Ni(NO3)2、NiCl2、Cu(SO4)2和CuCl2中的一种或多种组合。
[0018]进一步的，上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂的制备方法，所述煅烧方式为空气下煅烧、惰性气体氛围下煅烧、氢气氛围下煅烧中的一种或几种混合。
[0019]进一步的，上述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂的制备方法，所述的煅烧温度为100～1000℃、保温时间为0.5～10h、升温速率为1～20℃/min。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]1、本专利技术所提供的用于甲醛净化的非贵金属型催化剂的制备技术方案操作简单且制备成本低，便于推广应用。
[0022]2、本专利技术所提供的催化剂的载体经过碱性溶液处理后，催化剂表面含有大量羟基，有利于加快甲醛氧化速率；负载活性金属后再经过简单煅烧可得到具有金属活性中心高度分散的催化剂，有利于在室温条件下有效降解甲醛。
[0023]3、本专利技术所提供的催化剂能在室温下有效将甲醛分解成CO2和H2O，降解甲醛效率良好、稳定性优异。
附图说明
[0024]图1是实施例3中所述的制备的催化剂的20nmTEM图；
[0025]图2是实施例3中所述的制备的催化剂的10nmTEM图；
[0026]图3是实施例6中所述的制备的催化剂的0.5umTEM图；
[0027]图4是实施例6中所述的制备的催化剂的20nmTEM图。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例对本专利技术涉及的用于甲醛净化的非贵金属型催化剂及其制备方法作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不局限于实施例所展示的范围。
[0029]实施例1
[0030]第一步：ZSM
‑
5分子筛改性
[0031]称量2g ZSM
‑
5分子筛于烧杯中，加入100ml 1mol/L的NaOH溶液，充分混合搅拌2h后，进行过滤，并用适量去离子水冲洗，所得滤渣为改性后的ZSM
‑
5分子筛载体。
[0032]第二步：离子交换过程
[0033]配置100ml 0.005mol/L的Mn(NO3)2溶液，将其与改性后的ZSM
‑
5充分混合搅拌2h，过滤，并用适量去离子水冲洗，将滤渣置于干燥箱中充分干燥，得到催化剂前驱体。
[0034]第三步：煅烧
[0035]将催化剂前驱体置于马弗炉中进行煅烧，以5℃/min的速率升温至500℃，保温2h，冷却至室温，所得产物为用于甲醛净化的催化剂。
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，其特征在于：所述的非贵金属型催化剂由改性分子筛载体和非贵金属活性组分组成；以催化剂的重量为100％计，非贵金属活性组分质量百分比为0.1％～10％；所述的非贵金属活性组分为Ce、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一种或几种混合。2.根据权利要求1所述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，其特征在于，所述的改下分子筛载体通过下述方法制备的：将分子筛载体和碱溶液充分混合，搅拌1
‑
3h，用去离子水冲洗并进行真空抽滤，所得滤渣为改性后的分子筛。3.根据权利要求1所述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，其特征在于，所述的分子筛载体为ZSM
‑
5分子筛。4.根据权利要求1所述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，其特征在于，所述的碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。5.根据权利要求1所述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂，其特征在于，所述的碱溶液的浓度为0.01～1mol/L。6.权利要求1所述的一种用于甲醛净化的非贵金属型催化剂的制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：1)配置金属盐溶液，将改性分子筛和金属盐溶液充分混合，搅拌1

【专利技术属性】
技术研发人员：纪红兵，徐志豪，叶凯航，杨彦，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：