一种负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材及其制备方法，所述除醛除臭催化剂以介孔金属氧化物为活性支撑体，其表面还接枝有含氨基的三甲基硅氧烷，在室温无光条件下具有优秀的除醛除臭性能；本发明专利技术通过原位负载技术，使所述除醛除臭催化剂在合成过程中即可在改性聚丙烯纤维的内外表面负载，且两者之间不会发生交联，避免了催化剂表面活性位点被覆盖的现象，保留了所述除醛除臭催化剂的催化性能，同时还增大了所述除醛除臭催化剂的活性比表面积，所得负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材具有稳定的除醛除臭效率。具有稳定的除醛除臭效率。

【技术实现步骤摘要】
一种负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纤维滤材领域，尤其涉及一种负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材及其制备方法。

技术介绍

[0002]不论是在气体处理领域还是化学反应领域，催化剂的形态对于其催化性能具有较大的影响。一般的催化剂的存在形态可以分为粉末状、颗粒状和整体式，粉末状和颗粒态催化剂在实际应用时具有一定的局限性，一方面是粉末和颗粒的紧密装填造成传热效果差，易造成局部温度过高，影响催化效果和催化剂的结构与使用寿命；另一方面是粉末和颗粒型催化剂在实际应用过程中的床层压降过大，气体流通阻力大而不利于大气量的废气处理；整体式的则可以完美避开粉末状和颗粒态载体传热效果差、床层压降大、气流阻力大和易飞散等缺陷，同时具有分离方便的优点，在实际应用中具有巨大的优势。
[0003]整体式催化剂一般由载体和活性组分组成，而目前实验室中将活性组分负载于载体制备整体式催化剂的方法有化学沉积法、涂覆法和浸渍法。其中，化学沉积法又分为气相沉积法和液相沉积法，气相沉积法是利用加热、等离子体激励或光辐射等方法，使气态或蒸汽状态的化学物质发生反应并以原子态沉积在置于适当位置的衬底上，从而形成所需要的固态薄膜或涂层的过程。液相沉积法则是专为制备氧化物薄膜而发展起来的液相外延技术，该法要求对水解反应以及溶液的过饱和度有很好的控制。涂覆法则用于制造长纤维复合材料，将催化剂直接涂于纤维上而得，一般只能制造半成品复合丝，进行涂覆前，纤维(如碳纤维) 必须脱胶和除去污染物。浸渍法是将活性组分以盐溶液的形态，浸渍涂覆到催化剂载体表面，经过一段时间后除去多余的浸渍溶液，活性组分渗入到内表面，再经干燥后，溶剂水分蒸发，这些活性组分金属或其氧化物的盐类均匀地存留在载体内外表面的细孔里（对于蜂窝状载体主要是载体内表面），经过焙烧、活化后即得高度分散的负载型催化剂。由于操作简便，无需高温高压的反应釜、活性组分利用率高且用量少、生产高效、成本低等优点，被广泛用于制备负载型催化剂。
[0004]但有研究表明，浸渍法中，由于催化剂活性组分作为浸渍液的一部分，必须过量，这样就会出现活性组分在载体上团聚的现象，导致活性位点被覆盖，催化效率大大降低。

技术实现思路

[0005]为了解决催化剂负载的现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材及其制备方法。
[0006]一种负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材，所含纤维滤材为甲氧基烯烃改性聚丙烯纤维，所负载的除醛除臭催化剂为表面改性介孔金属氧化物，且所述除醛除臭催化剂在纤维滤材中的质量百分比为10
‑
30%。
[0007]在本专利技术的一些实施方式中，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包含如下步骤：将聚丙烯纤维、有机溶剂和甲氧基环烯烃加入反应容器，通入惰性气体，于加热搅拌下使聚丙
烯纤维溶胀后，再次升温，加入引发剂，待反应结束，冷却抽滤洗涤后，烘干即可得到所述改性聚丙烯纤维。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述甲氧基环烯烃的环烯基碳原子数为3
‑
6；专利技术人发现，当采用上述结构的甲氧基烯烃时，所得改性聚丙烯纤维的改性程度更适于所述除醛除臭催化剂在其表面进行接枝负载，且不会出现纤维表面团聚的现象。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述聚丙烯纤维的聚合度为20
‑
40。为了控制所述除醛除臭催化剂在所述改性聚丙烯纤维表面的合理性负载，本专利技术中将所述聚丙烯纤维与甲氧基烯烃的添加摩尔量控制在5:1
‑
3这一范围，以此获得更理想的催化除醛除臭效率。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、四氯化碳、石油醚中的至少一种；所述聚丙烯纤维溶胀时，体系温度维持在50
‑
60℃；待聚丙烯纤维溶胀70
‑
90min后，体系再次升温至90
‑
100℃。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化叔丁酮、过氧化环己酮、二甲基亚砜、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述介孔金属氧化物的制备过程包含如下步骤：将金属化合物加入醇类溶剂中，调节溶液pH至酸性，于40
‑
50℃水浴中使其充分溶解，获得溶液A；将介孔模板剂于40
‑
50℃水浴中溶于醇类溶剂，获得溶液B；将溶液A、B混合，搅拌均匀；然后转移至反应容器并密封，50
‑
60℃水浴中老化，老化后将溶胶烘干，焙烧即得所述介孔金属氧化物。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述金属化合物为金属的异丙醇盐、硝酸盐、氯化盐中的至少一种；调节溶液pH所用试剂为硝酸、盐酸中的至少一种，溶液pH调至3
‑
4。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材的制备方法包含如下步骤：将介孔金属氧化物浸入反应容器中的有机溶剂，充入惰性气体，加热搅拌，待体系温度升至100
‑
120℃，将所述改性聚丙烯纤维和具有式I所示结构的三甲氧基硅烷缓慢加入反应容器中并回流，待反应结束，抽滤洗涤干燥即得所述负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材；；其中，a+c=2
‑
5，b为0
‑
1之间的整数，且a、b、c不同时为0。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述介孔金属氧化物、具有式I所示结构的三甲氧基硅烷和改性聚丙烯纤维的添加质量比为1:1
‑
1.5：3
‑
8；回流时间为10
‑
12h。
[0016]有益效果：1，本专利技术通过在聚丙烯纤维表面接枝甲氧基，使得所述介孔金属氧化物能够通过自身表面的羟基与甲氧基反应负载于改性聚丙烯纤维表面，同时，采用含氨基的三甲氧基硅烷对所述介孔金属氧化物进行表面修饰，且通过控制所述改性聚丙烯纤维、介孔金属氧化物和含氨基的三甲氧基硅烷的投加质量比，获得了一种除醛除臭性能优异的纤维滤材；
与改性聚丙烯纤维
‑
3的制备方法相似，不同之处在于所用聚丙烯纤维和甲氧基环己烯的摩尔比为5:3.5。
[0025]以下示例性地说明实施例及对比例中所用介孔金属氧化物的制备：介孔金属氧化物
‑
1将氯化锰、氯化铜按照摩尔比4:1加入无水乙醇中后，使用37%浓盐酸调节溶液pH至3
‑
4，于45℃水浴中使其充分溶解，获得溶液A；将介孔模板剂P123于40℃水浴中溶于无水乙醇，获得溶液B；将溶液A、B混合，搅拌至均匀；然后转移至反应容器并密封，50℃水浴中老化3d，老化后将溶胶于105℃烘干，然后于350℃焙烧3.5h即得所述介孔金属氧化物
‑
1。
[0026]介孔金属氧化物
‑
2将氯化锰、氯化铜、氯化钛按照摩尔比4:1:2加入无水乙醇中后，使用37%浓盐酸调节溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载有除醛除臭催化剂的纤维滤材，其特征在于，所述纤维滤材为甲氧基环烯烃改性聚丙烯纤维，所述除醛除臭催化剂为表面改性介孔金属氧化物，且所述除醛除臭催化剂在纤维滤材中的质量百分比为10
‑
30%。2.根据权利要求1所述纤维滤材，其特征在于，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包含如下步骤：将聚丙烯纤维和甲氧基环烯烃加入装有有机溶剂的反应容器，通入惰性气体，于加热搅拌下使聚丙烯纤维溶胀后，再次升温，加入引发剂，待反应结束，冷却抽滤洗涤后，烘干即可得到所述改性聚丙烯纤维。3.根据权利要求2所述纤维滤材，其特征在于，所述甲氧基环烯烃的环烯基碳原子数为3
‑
6；所述聚丙烯纤维的聚合度为20
‑
40；所述聚丙烯纤维与甲氧基烯烃的添加摩尔量为5:1
‑
3。4.根据权利要求2所述纤维滤材，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、四氯化碳、石油醚中的至少一种；所述聚丙烯纤维溶胀时，体系温度维持在50
‑
60℃；待聚丙烯纤维溶胀70
‑
90min后，体系再次升温至90
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100℃。5.根据权利要求2所述纤维滤材，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化叔丁酮、过氧化环己酮、二甲基亚砜、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。6.根据权利要求1所述纤维滤材，其特征在于，所述介孔金属氧化物至少包含Mn和Cu，且Mn:Cu的摩尔比为4:1
‑
2。7.根据权利要求6所述纤维滤材，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴雷，华婷，蒋攀，蔡伟萍，杨波，付兰，张彩红，张静，
申请(专利权)人：嘉兴富瑞邦新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：