CN101829582A - 一种用于室温高湿度下吸附室内污染物甲醛的催化剂 - Google Patents
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Abstract
一种用于室温高湿度下吸附室内污染物甲醛的催化剂，属于污染控制和技术领域。其特征是以氧化铈为基础并通过添加不同金属氧化物和过渡金属，通过共沉淀方法制备出不同配比不同组成的铈基复合氧化物固溶体。金属氧化物是二氧化钛、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化锌中一种或一种以上氧化物的混合物；过渡金属是铜、银、金中的一种或一种以上的混合物。本发明的有益效果是所提供的催化剂制备工艺简单，在室温高湿度下具有很强的吸附甲醛能力，克服了活性炭等在高湿度环境下甲醛吸附能力下降的问题，并且在相当长的时间内活性保持不变。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染和技术领域，涉及一种以氧化铈为基础的复合氧化物催化剂，特别涉及到一种在室温高湿度的环境下吸附存储甲醛性能的催化剂。
技术背景
大多数人80％-90％的时间是在室内度过的，幼儿和老弱病残者则更长，室内空气质量极大地影响着人们的生活质量、健康水平和工作效率。甲醛是室内环境中最典型、最严重的污染物之一，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸性物质。我国国家标准规定室内空气中甲醛最高允许浓度为0.08mg/m3，在室温下约为0.06ppm。但是，据调查我国大多数城市半数家庭和办公室中空气甲醛的含量都超过了这个标准十几倍甚至几十倍，给人们身体健康造成了极大的危害。随着环保意识的提高，人们对室内甲醛污染愈发关注。因此，如何能快速有效的消除室内甲醛污染已成为研究的热点。
目前，室内空气中甲醛的治理研究较多的为纳米光催化、等离子体催化、催化氧化及吸附净化等技术。纳米光催化主要以TiO2纳米粉体或薄膜作为光催化剂，原料制备方法复杂，技术要求高，且纳米光催化剂需要特定的激发光源；等离子体催化技术虽然可在常温、常压下分解有害气体，但是会产生一氧化碳、臭氧和氮氧化物等副产物，且等离子体设备价格昂贵；传统的催化技术将甲醛分解需要在一定温度下完成(一般在200℃以上)，目前新型的催化氧化技术，如已取得国家发明专利(专利号CN101053832和CN101380574)虽然可在室温下将甲醛完全氧化分解为CO2和H2O，但是效率较高的多集中于贵金属铂催化剂上，并且没有考虑室内高湿度的气氛。
室内空气的吸附净化技术大多利用活性炭、分子筛、活性氧化铝等作为吸附剂。但室内空气成分组成复杂，湿度大，甲醛分子小且极性和水相近，因此水蒸气的存在会和甲醛产生竞争吸附，使吸附剂的吸附效率下降。因此，亟需开发一种效率较高的能在室温高湿度条件下吸附甲醛的催化剂。
发明内容
本发明提供了一种在室温高湿度环境下吸附甲醛的高效率催化剂，用于室内空气的净化，解决在室温高湿度环境下普通催化剂由于水的竞争吸附使甲醛吸附能力下降的问题。
本发明的技术方案是：该催化剂以氧化铈为基础并结合不同的金属氧化物和过渡金属，通过共沉淀方法制备出不同配比不同组成的铈基复合氧化物固溶体。由于形成固溶体使该催化剂各金属间具有极强的相互作用，极大的提高了铈基复合氧化物在室温高湿度气氛下吸附甲醛的能力。所述的金属氧化物是第四周期可变价的过渡金属氧化物；所述的过渡金属是第I副族。
前述的金属氧化物可以是二氧化钛、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化锌等其中一种或一种以上氧化物的混合物。过渡金属可以是铜、银、金等中的一种或一种以上的混合物。
本发明的效果和益处是，所提供的催化剂制备工艺简单，在室温高湿度下具有很强的吸附甲醛能力，克服了活性炭等在高湿度环境下甲醛吸附能力下降的问题，并且在相当长的时间内活性保持不变。催化剂层的温度是20℃，甲醛的浓度是90ppm，氧气是21vol.％，相对湿度为50％，气体空速是30000h-1。
附图说明
附图为本发明制备的不同组成的铈基复合氧化物的吸附性能和其他材料的测试对比图。测试条件：90ppm甲醛，21％O2，RH(Relative humidity)＝50％，N2为平衡气，空速30000h-1。
图中：■MnOx-CeO2；●Cu-MnOx-CeO2；▲Ag-MnOx-CeO2；★CeO2；◆HZSM-5。
具体实施方式
以下以铈基复合氧化物制备为实施例详细叙述本发明的具体实施例。
实例1：铈基复合氧化物Cu-MnOx-CeO2
(1)按Cu(NO3)2·3H2O∶KMnO4∶Mn(NO3)2∶Ce(NO3)3·6H2O＝1∶2∶2∶5的摩尔比计算，先称取4.342g的Ce(NO3)3·6H2O和0.632g的KMnO4，加入100ml的去离子水制成溶液。
(2)在磁力搅拌下，向上述(1)的溶液中加入50ml，0.12mol·L-1的MnNO3溶液和25ml，0.08mol·L-1的Cu(NO3)2溶液。
(3)用2mol·L-1的KOH将上述溶液的pH调至10.5，50℃下搅拌2h。
(4)停止搅拌后将溶液(3)陈化10h，然后过滤，并用去离子水及无水乙醇洗涤，然后将所得沉淀物放入烘箱110℃干燥12h。
(5)将此氧化物在500℃下焙烧6h，制得超细粒子铈基复合氧化物Cu-MnOx-CeO2。
实例2：铈基复合氧化物Cu-TiOx-CeO2
(1)按Cu(NO3)2·3H2O∶Ti(OC4H9)4∶Ce(NO3)3·6H2O＝1∶4∶5的摩尔比计算，先称取4.342g的Ce(NO3)3·6H2O和2.723g的Ti(OC4H9)4，加入100ml的乙醇制成溶液。
(2)在磁力搅拌下，向上述(1)的溶液中加入25ml，0.08mol·L-1的Cu(NO3)2溶液。
(3)用2mol·L-1的KOH将上述溶液的pH调至10.5，50℃下搅拌2h。
(4)停止搅拌后将溶液(3)陈化10h，然后过滤，并用去离子水及无水乙醇洗涤，然后将所得沉淀物放入烘箱110℃干燥12h。
(5)将此氧化物在500℃下焙烧6h，制得超细粒子铈基复合氧化物Cu-TiOx-CeO2。
实例3：铈基复合氧化物Cu-ZnOx-CeO2
(1)按Cu(NO3)2·3H2O∶Zn(NO3)2·6H2O∶Ce(NO3)3·6H2O＝1∶4∶5的摩尔比计算，先称取4.342g的Ce(NO3)3·6H2O和2.380g的Zn(NO3)2·6H2O，加入100ml的去离子水制成溶液。
(2)在磁力搅拌下，向上述(1)的溶液中加入25ml，0.08mol·L-1的Cu(NO3)2溶液。
(3)用2mol·L-1的KOH将上述溶液的pH调至10.5，50℃下搅拌2h。
(4)停止搅拌后将溶液(3)陈化10h，然后过滤，并用去离子水及无水乙醇洗涤，然后将所得沉淀物放入烘箱110℃干燥12h。
(5)将此氧化物在500℃下焙烧6h，制得超细粒子铈基复合氧化物Cu-ZnOx-CeO2。
实例4：铈基复合氧化物Cu-FeOx-CeO2
(1)按Cu(NO3)2·3H2O∶Fe(NO3)2·9H2O∶Ce(NO3)3·6H2O＝1∶4∶5的摩尔比计算，先称取4.342g的Ce(NO3)3·6H2O和3.232g的Fe(NO3)2·9H2O，加入100ml的去离子水制成溶液。
(2)在磁力搅拌下，向上述(1)的溶液中加入50ml，0.12mol·L-1的MnNO3溶液和25ml，0.08mol·L-1的Cu(NO3)2溶液。
(3)用2mol·L-1的KOH将上述溶液的pH调至10.5，50℃下搅拌2h。
(4)停止搅拌后将溶液(3)陈化10h，然后过滤，并用去离子水及无水乙醇洗涤，然后将所得沉淀物放入烘箱110℃干燥12h。
(5)将此氧化物在500℃下焙烧6h，制得超细粒子铈基复合氧化物Cu-FeOx-CeO2。
实例5：铈基复合氧化物Ag-MnOx-CeO2
(1)按Ag(NO3)2∶KMnO4∶Mn(NO3)2∶Ce(NO3)3·6H2O＝1∶2∶2∶5的摩尔比计算，先称取4.342g的Ce(NO3)3·6H2O和0.632g的KMnO4，加入100ml的去离子水制成溶液。
(2)在磁力搅拌下，向上述(1)的溶液中加入50ml，0.12mol·L-1的MnNO3溶液和25ml，0.08mol·L-1的AgNO3溶液。
(3)用2mol·L-1的KOH将上述溶液的pH调至10.5，50℃下搅拌2h。
(4)停止搅拌后将溶液(3)陈化10h，然后过滤，并用去离子水及无水乙醇洗涤，然后将所得沉淀物放入烘箱110℃干燥12h。
(5)将此氧化物在500℃下焙烧6h，制得超细粒子铈基复合氧化物Ag-MnOx-CeO2。
Claims (3)
1.一种用于室温高湿度下吸附室内污染物甲醛的催化剂，其特征是：所述的甲醛吸附净化催化剂的主要吸附活性组分是铈基复合氧化物固溶体；该铈基复合氧化物固溶体以氧化铈为基础并结合不同的金属氧化物和过渡金属，通过共沉淀方法制备出不同配比不同组成的铈基复合氧化物固溶体；所述的金属氧化物是第四周期可变价过渡金属氧化物；所述的过渡金属是第I副族过渡金属。
2.根据权利要求1所述的一种用于室温高湿度下吸附室内污染物甲醛的催化剂，其特征是：所述的金属氧化物是二氧化钛、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化锌中一种或一种以上氧化物的混合物；过渡金属是铜、银、金中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种用于室温高湿度下吸附室内污染物甲醛的催化剂，其特征是：所述的过渡金属是铜、银、金中的一种或一种以上的混合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100915 |