CN103691436A

CN103691436A - 一种消除甲醛的低温型催化剂及制备方法

Info

Publication number: CN103691436A
Application number: CN201410009688.XA
Authority: CN
Inventors: 杨玉霞; 孙鲲鹏; 顾玉林
Original assignee: LANZHOU ZHONGKE KAIDI CHEMICAL NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LANZHOU ZHONGKE KAIDI CHEMICAL NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明公开一种消除甲醛的低温型催化剂及制备方法，涉及一种常温下能够将室内甲醛完全催化氧化为水和二氧化碳的物质，属于化工技术领域。该催化剂组成为以氧化铝等助剂为涂层，Pt、Pd或这两种贵金属的任意混合为活性组分的蜂窝陶瓷整体型催化剂，活性组分总含量为0.01～1.0%，涂层总含量为5～20wt％。上述催化剂制备方法，包括载体的处理、浆料制备、浆料涂覆、活性组分负载与活化。其有益效果在于：具有载体表面积大，粘结性好，易操作的特点，催化剂活性高，寿命长，在室温条件下可将甲醛完全消除。

Description

一种消除甲醛的低温型催化剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种常温下能够将室内甲醛完全催化氧化为水和二氧化碳的物质，属于化工技术领域，具体地说是一种消除甲醛的低温型催化剂及制备方法。

背景技术

在人们越来越重视生活质量的今天，室内空气污染控制与治理备受关注，甲醛作为严重污染物之一，来源广、释放期长，对人体危害极大，在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位，已被世界卫生组织确定为致癌、致畸形物质，长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，鼻咽癌、细胞核的基因突变、白血病等。消除室内甲醛的研究工作已开展了数年，这些技术包括活性炭吸附技术、臭氧氧化净化技术、光催化技术、非热等离子体空气净化技术以及催化氧化技术。如上述传统技术都存在一些弊端，例如：活性炭吸附技术，简单易行，但选择性差，再生较为困难，空气中的水蒸气对其吸附性能有很大影响；臭氧氧化技术因可造成臭氧的二次污染使其应用受到一定限制；光催化氧化技术应用较多，如中国专利00129180.7公布了一种净化空气的光催化剂，以氧化钛粉末为主催化剂，但必须有光照，在浓度较低的时候需要紫外灯等外接光源，造成使用不便；热催化氧化分解甲醛的研究颇多，但均需要在远高于室温的操作温度下进行，难以满足室内空气净化所需常温常压的低耗能要求，近年来大量学者致力于室温常压条件下能够完全消除甲醛的研究。

早在1986年有文献记录Ni、Pd和Al的薄膜上甲醛会完全分解为二氧化碳和水；以及后期文献如一种含有活性炭和氧化锰的板状净化材料，其能在室温下将甲醛完全分解，也使金属能够完全分解甲醛得到印证，金属氧化物催化剂在室温条件下可将甲醛完全氧化为二氧化碳和水，无二次污染，反应温和；操作简便，具有很好的发展前景；然而净化材料寿命较短是金属分解甲醛的弊端。

国际著名化学期刊Angewandte Chemie-International Edition（2012,51,9628-9632）中记载：室温下就能完全催化氧化甲醛到水和二氧化碳的Pt/TiO₂催化剂，首次在真正意义上实现了甲醛室温非光催化净化。如中国专利200410047973.7公布的一种室温甲醛氧化催化剂，在金属氧化物载体上负载有贵金属组分，能在室温下将甲醛彻底消除。但由于Pt是重要的催化剂组成成分，不能简单去除，因此若使用少量的Pt能达到消除催化效果，从而降低催化剂成本是需研究的催化剂方向。

发明内容

本发明的目的是针对现有的用于甲醛消除催化剂使用温度较高、需要特定激发光源等不足之处，提供一种消除甲醛的低温型催化剂及制备方法，该催化剂具有良好的催化性能，与现有技术相比，本发明催化剂涂层粘结性好，比表面大，活性组分易于高度分散，制备工艺简单，催化活性高、成本低，操作方便。

为实现上述目的，本发明所述一种消除甲醛的低温型催化剂，其采用涂有氧化铝和助剂复合氧化物的堇青石蜂窝陶瓷作为载体，以Pt、Pd或这两种贵金属的任意混合为活性组分。

本发明所述一种消除甲醛的低温型催化剂的制备方法，包括如下步骤：

一、载体的处理：将载体原料在60～110℃干燥1～6h备用；

二、浆料的配制：按氧化铝和硝酸盐的比例为1～10：1的摩尔比称取，进行充分球磨，球磨时间为0.5～6h，球磨后加水搅拌0.5～2h，搅拌速度500～1000r/min，搅拌时间为0.5～2h；

三、浆料涂覆：将经过步骤一制备得到的载体备用物料置于步骤二制得的浆料中10～60min后取出，用压缩空气吹尽空隙中的液体，在90～150℃干燥3～8h，焙烧3～10h；

四、活性组分负载与活化：将涂覆涂层后的载体浸渍于活性组分中，使得活性组分含量为0.01～1.0%，浸渍5～30min后取出，在90～130℃干燥1～6h，400～600℃温度范围焙烧2～10h，200～400℃条件下氢气氛中还原2～5h，制得产品。

所述载体原料为堇青石载体。

所述硝酸盐为硝酸铝、硝酸铈、硝酸镧或这些硝酸盐的任意混合，硝酸铈、硝酸镧总用量为涂层质量的1～30%。

所述氧化铝和硝酸盐的摩尔比为4：1。

所述活性组分为Pt、Pd或这两种贵金属的任意混合。

所述活性组分总含量为0.01～0.1%，涂层总含量为5～20wt％。

所述助剂是氧化锆、氧化铈、氧化镧或这些氧化物的任意混合。

所述催化剂活性实验在常压下进行，气体空速为5000～80000h^-1,甲醛的入口初始浓度0.1～10ppm，载气为空气，甲醛可在室温下完全净化，完全转化时二氧化碳选择性达100%。

本发明所述一种消除甲醛的低温型催化剂及制备方法，其有益效果在于：本发明的催化剂制备原料易得，使用条件简单；能够有效应用于室温条件下氧化甲醛；该催化剂能够将室内甲醛完全催化氧化为水和二氧化碳；该催化剂的涂层具有优异的粘结性能和高比表面，活性组分易于分散，能够将涂覆量增加涂层附着力强从而达到防止涂层脱落及活性组分团聚易失活等不足，提高耐磨性能，使用寿命长，充分体现了低含量高活性的特性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1.取堇青石载体在60℃干燥1h备用；按氧化铝和硝酸铝摩尔比为5:1分别称取氧化铝粉和硝酸铝，使得催化剂中氧化铝含量为5wt%，称取硝酸铝质量的10%的硝酸铈，进行充分球磨，球磨时间为0.5h，球磨后加水搅拌0.5h，搅拌速度500r/min；

2.搅拌时间为0.5h，将干燥好的载体堇青石置于浆料中10min后取出，用压缩空气吹尽空隙中的液体，在90℃干燥3h，焙烧3h，将涂覆涂层后的载体浸渍于氯化钯溶液中，使得活性金属在催化剂中的含量为0.01%，浸渍5min后取出，在90℃干燥1h，400℃温度范围焙烧2h，200℃条件下氢气氛中还原2h，制得常温催化消除室内甲醛的催化剂。

实验结果：催化剂活性实验在常压下进行，气体空速为5000h^-1，甲醛的入口初始浓度0.1ppm，载气为空气，甲醛在室温下的净化效率为99.2%，完全转化时二氧化碳选择性达100%。

实施例2

制备方法同实施例1，区别在于称取硝酸铝质量10%的硝酸镧。

实验结果：活性实验条件同实施例1，常温下甲醛消除率99.8%，二氧化碳选择性100%。

实施例3

制备方法同实施例1，区别在于称取硝酸铝质量10%的硝酸锆。

实验结果：活性实验条件同实施例1，常温下甲醛消除率97.6%，二氧化碳选择性99.5%。

实施例4

制备方法同实施例1，区别在于称取硝酸铝质量10%的硝酸铈和硝酸锆，其摩尔比例为5：1。

实验结果：活性实验条件同实施例1，常温下甲醛消除率100%，二氧化碳选择性100%。

实施例5

制备方法同实施例1，区别在于量取一定量的氯化钯溶液，使得催化剂中Pd含量为0.5%。

实验结果：活性实验条件同实施例1，常温下甲醛消除率94.8%，二氧化碳选择性98.1%。

实施例6

制备方法同实施例1，区别在于量取一定量的氯化钯和氯铂酸溶液，使得催化剂中Pd+Pt总含量为0.5%，Pd：Pt比例为4：1。

实验结果：活性实验条件同实施例1，常温下甲醛消除率99.6%，二氧化碳选择性100%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种消除甲醛的低温型催化剂，其特征在于：采用涂有氧化铝和助剂复合氧化物的堇青石蜂窝陶瓷作为载体，以Pt、Pd或这两种贵金属的任意混合为活性组分。

2.如权利要求1所述一种消除甲醛的低温型催化剂，其特征在于：所述助剂复合氧化物为氧化铈、氧化钛、氧化镧、氧化锆或这些氧化物的任意混合物。

3.一种基于权利要求1或1所述消除甲醛的低温型催化剂的制备方法,其特征在于：该方法包括载体的处理、浆料的配制、浆料涂覆和活性组分负载的过程。

4.如权利要求3所述一种消除甲醛的低温型催化剂的制备方法，其特征在于：所述载体载体的处理为将载体在60～110℃干燥1～6h备用。

5.如权利要求3所述一种消除甲醛的低温型催化剂的制备方法，其特征在于：所述浆料涂覆为将载体置于浆料中10～60min后取出，用压缩空气吹尽空隙中的液体，在90～150℃干燥3～8h，400～600℃温度范围焙烧3～10h。

6.如权利要求3所述一种消除甲醛的低温型催化剂的制备方法，其特征在于：所述活性组分负载为将涂覆后的载体浸渍于活性组分中，使得活性组分的含量为0.01～1.0%，浸渍5～30min后取出，在90～150℃干燥1～6h，400～600℃温度范围焙烧2～10h，氢气氛中还原2～5h，制得常温催化消除室内甲醛催化剂。

7.如权利要求6所述一种消除甲醛的低温型催化剂的制备方法，其特征在于：所述活性组分为Pt、Pd或这两种贵金属的任意混合。

8.如权利要求3所述一种消除甲醛的低温型催化剂的制备方法,其特征在于：所述浆料的配制为按氧化铝和硝酸盐的摩尔比例为1～10：1称取，进行充分球磨，球磨时间为0.5～6h，球磨后加水搅拌0.5～2h，搅拌速度500～1000r/min。

9.如权利要求8所述一种消除甲醛的低温型催化剂的制备方法,其特征在于：所述氧化铝和硝酸盐的摩尔比为4：1。

10.如权利要求8所述一种消除甲醛的低温型催化剂的制备方法,其特征在于：所述硝酸盐为硝酸铝、硝酸铈、硝酸镧或这些硝酸盐的任意混合。