CN103691461A - 一种甲醛室温催化氧化反应中应用负载金羟基磷灰石催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种甲醛室温催化氧化反应中应用负载金羟基磷灰石催化剂的方法，属于室内空气净化技术领域，其特征是以硝酸钙和磷酸氢二胺为前驱体，采用液相沉积法，即得到羟基磷灰石；以氯金酸为前驱体，以羟基磷灰石为载体，采用尿素均相沉淀法，制备负载金羟基磷灰石催化剂，其中Au的质量百分比为0.1%-10%。催化氧化脱除甲醛的反应在反应器中进行，将甲醛气体通过负载金羟基磷灰石催化剂床层，反应温度范围为-15-25℃。本发明的有益效果是室温下完全将甲醛污染物氧化为CO2和H2O，无需升温加热等复杂的操作。该方法满足室内空气净化的实际使用要求，将在室内空气污染物净化领域展现广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于室内空气净化技术领域，涉及一种甲醛室温催化氧化反应中应用负载金羟基磷灰石催化剂的方法。
技术背景
甲醛是最简单的脂肪醛，最早是由俄国化学家A.M.Butlerov于1859年通过亚甲基二乙酯水解制得的。在当代社会，甲醛已成为最重要的有机化工原料之一，特别是应用于各种建筑装饰材料。然而，甲醛作为一种毒性较高的物质，在广泛应用的同时，也给人类带来巨大的危害。世界卫生组织（WTO）规定了甲醛对人体各生理功能刺激的阈值，并指出当甲醛的室内浓度超标0.06ppm时，就有可能引发健康问题。因此，研究室内甲醛污染的来源、危害以及治理方法，是及其重要和迫切的。
室内空气净化技术与通常的处理空气污染物技术显著不同的是，室内空气净化技术必须满足室温操作，能耗低，材料可再生循环使用等实际要求。催化氧化技术是脱除甲醛的一种重要方法，但依目前结果看来，室温完全氧化甲醛仅在几种贵金属催化剂上得以实现专利CN101380574和CN101612578。光催化技术是一种在常温常压下使用的高级氧化技术，以TiO2纳米粉体或薄膜作为光催化剂，以紫外灯为光源，对污染物进行光催化氧化脱除。但由于室内空气中醛类和苯系物污染物的浓度一般低于1.25mg/m3，对如此低浓度的污染物，光催化脱除效果不佳(Chemical Engineering Science.2003,58:929-934)。吸附净化技术是利用活性炭、分子筛、活性氧化铝等大比表面的多孔吸附材料对污染物进行吸附处理。但其受吸附容量和空气中水分子等竞争吸附的影响，会很快失效，并且存在二次污染，再生困难的问题。
羟基磷灰石(Hydroxyapatite,简称HAP)是骨和牙齿的主要无机矿物成分，是一种环境友好的新型生物材料，分子式为Ca10(PO4)6(OH)2，HAP中的Ca2+可以通过离子交换的形式被各种金属阳离子所取代，同时，OH-也可被氟、氯等各种阴离子取代从而形成复杂的具有类磷灰石结构的固溶体。正是由于羟基磷灰石有着独特的离子交换性质,强的吸附能力和同时具备的酸碱特性等性质而在许多科学研究领域有着非常广泛的应用前景。当前研究主要关注与在Pt、Ru、Pd和Au负载到HAP催化剂的表面结构解析、机理探究、催化性能的提升及催化反应体系的绿色化、友好化等方面。日本和瑞士等国家的科研机构在这方面做了大量工作，其主要反应包括：氧化反应(包括醇氧化、烃的脱氢反应)。还原反应，以及C-C键的合成反应(包括Claisen-schmidt缩合反应，Michael加成反应，Diels-Alder反应，Heek反应等等)。
负载型HAP催化剂在催化氧化技术中也具有十分巨大的应用潜力。Phonthammachai等人发现一氧化碳（CO）可以在Au/HAP催化剂上完全氧化为二氧化碳（CO2）；然而，该反应需要100度以上才可以实现（Gold Bull.41(2008)42–50）。黄等人改进了Au的沉积方法后，极大的提高了Au/HAP催化剂在CO氧化反应中的转化率和稳定性；1%的CO在40度就可以完全转化为CO2（AppliedCatalysis B:Environmental101(2011)560–569）。但是关于负载型羟基磷灰石用于甲醛催化氧化技术的研究尚未见到报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种Au/HAP催化剂应用于室温下甲醛完全催化氧化反应，提供一种能够在低室温下去除甲醛的负载金羟基磷灰石为催化活性相的催化材料，可将该催化材料用于室内及其他污染环境中甲醛的去除。以克服现有的吸附技术失效快、再生困难及复合技术操作繁琐等缺点。
为实现此目的，本发明的技术方案是：
（1）以硝酸钙和磷酸氢二胺为前驱体，采用液相沉积法，即得到羟基磷灰石；以氯金酸为前驱体，以羟基磷灰石为载体，采用尿素均相沉淀法，制备负载金羟基磷灰石催化剂，其中Au的质量百分比为0.1%-10%。
（2）催化氧化脱除甲醛的反应在反应器中进行，将甲醛气体通过负载金羟基磷灰石催化剂床层，反应温度范围为-15-25℃，转化为二氧化碳和水。
本发明的效果和益处是：室温下完全将甲醛污染物氧化为CO2和H2O，无需升温加热等复杂的操作。该方法满足室内空气净化的实际使用要求，必将在室内空气污染物净化领域展现广阔的应用前景。
附图说明
图1为所合成的1%Au/HAP催化剂的透射电镜表征图。
图2为不同金负载量的Au/HAP催化剂甲醛完全氧化转化率对比图。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1
（1）将12.6g水合硝酸钙溶于配有60ml水和60ml无水乙醇的混合溶液，4.2g磷酸氢二胺溶于120ml水分别形成溶液X和Y，在室温条件下将Y溶液逐步滴加至X溶液中，最终形成乳白色沉淀,然后通过氨水调控PH值为10，并在80℃的水浴中磁力搅拌过夜，所得悬浮液经抽滤，洗涤，110℃干燥,最后在500℃空气气氛中焙烧5h最终得到HAP载体；
（2）将0.022g HAuCl4、0.4g尿素和10g HAP溶于500ml去离子水中，80℃避光恒温搅拌8h，然后降至室温老化12h，抽滤（离心分离）洗涤，除去Cl-离子，将得到的样品80℃烘干16h，然后200℃焙烧4h即得到0.1%Au/HAP催化剂。
（3）催化氧化脱除甲醛反应在内径6mm的石英管固定床反应器中进行。将反应器置于恒温水浴中，使其保持在室温。实验所需的各路气体流量均有质量流量计调节和控制，混合后流入反应器。称量100mg的0.1%Au/HAP催化剂放置管中，调节气体流量为100ml/min，空速为60000h-1，在20℃条件下，0.1%Au/HAP催化剂可使88%的0.1ppm的甲醛气体完全氧化为二氧化碳和水。
实施例2
过程与实施例1相同，区别在于称取0.11g HAuCl4和2g尿素制备得到0.5%Au/HAP催化剂，反应温度为20℃，甲醛初始浓度为100ppm，该条件下，甲醛的转化率为95%。
实施例3
过程与实施例1相同，区别在于称取0.22g HAuCl4和4g尿素制备得到1%Au/HAP催化剂，反应温度为10℃，甲醛初始浓度为300ppm，该条件下，甲醛的转化率为100%。
实施例4
过程与实施例1相同，区别在于称取0.66g HAuCl4和12g尿素制备得到3%Au/HAP催化剂，反应温度为0℃，甲醛初始浓度为500ppm，该条件下，甲醛的转化率为100%。
实施例5
过程与实施例1相同，区别在于称取1.1g HAuCl4和20g尿素制备得到5%Au/HAP催化剂，反应温度为-5℃，甲醛初始浓度为1000ppm，该条件下，甲醛的转化率为100%。
实施例6
过程与实施例1相同，区别在于称取2.2g HAuCl4和40g尿素制备得到10%Au/HAP催化剂，反应温度为-15℃，甲醛初始浓度为2000ppm，该条件下，甲醛的转化率为100%。
Claims (3)
1.一种甲醛室温催化氧化反应中应用负载金羟基磷灰石催化剂的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）以硝酸钙和磷酸氢二胺为前驱体，采用液相沉积法，即得到羟基磷灰石；以氯金酸为前驱体，以羟基磷灰石为载体，采用尿素均相沉淀法，制备负载金羟基磷灰石催化剂，其中Au的质量百分比为0.1%-10%；
（2）催化氧化脱除甲醛的反应在反应器中进行，将甲醛气体通过负载金羟基磷灰石催化剂床层，反应温度范围为-15-25℃，转化为二氧化碳和水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应器为石英管固定床。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的甲醛浓度为0.1-2000ppm。
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|---|---|
| CN (1) | CN103691461A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105233847A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-13 | 广东美的制冷设备有限公司 | 蜂窝陶瓷催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107952457A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-04-24 | 苏州艾缇克药物化学有限公司 | 一种负载碳/金复合多孔微球的羟基磷灰石催化剂及其制备工艺和应用 |
| CN108543533A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-18 | 河南大学 | 一种负载Pt的二氧化钛/羟基磷灰石核壳结构复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109772384A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-21 | 江汉大学 | 一种羟基磷石灰负载铂催化剂及其制备方法 |
| CN109908926A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种臭氧催化氧化催化剂的制备方法 |
| CN109908928A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种贵金属臭氧催化氧化催化剂及其制备方法 |
| CN110694666A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-01-17 | 江汉大学 | 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110975898A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-04-10 | 江汉大学 | 羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法 |
| CN118440754A (zh) * | 2024-07-08 | 2024-08-06 | 中国科学技术大学先进技术研究院 | 羟基磷灰石在燃煤催化剂领域的应用以及制备方法 |
-
2013
- 2013-12-14 CN CN201310691197.3A patent/CN103691461A/zh active Pending
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| BING-BING CHEN ET AL.: "Catalytic removal of formaldehyde at room temperature over supported gold catalysts", 《 APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
| BING-BING CHEN ET AL.: "Complete oxidation of formaldehyde at ambient temperature over γ-Al2O3 supported Au catalyst", 《CATALYSIS COMMUNICATIONS》 * |
| JING XU ET AL.: ""Hydroxyapatite Foam as a Catalyst for Formaldehyde Combustion at Room Temperature", 《J.AM.CHEM.SOC.》 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105233847A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-13 | 广东美的制冷设备有限公司 | 蜂窝陶瓷催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107952457B (zh) * | 2017-11-20 | 2020-09-04 | 苏州艾缇克药物化学有限公司 | 一种负载碳/金复合多孔微球的羟基磷灰石催化剂及其制备工艺和应用 |
| CN107952457A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-04-24 | 苏州艾缇克药物化学有限公司 | 一种负载碳/金复合多孔微球的羟基磷灰石催化剂及其制备工艺和应用 |
| CN109908926A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种臭氧催化氧化催化剂的制备方法 |
| CN109908928A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种贵金属臭氧催化氧化催化剂及其制备方法 |
| CN109908926B (zh) * | 2017-12-13 | 2021-08-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种臭氧催化氧化催化剂的制备方法 |
| CN108543533A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-18 | 河南大学 | 一种负载Pt的二氧化钛/羟基磷灰石核壳结构复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN108543533B (zh) * | 2018-03-30 | 2020-10-16 | 河南大学 | 一种负载Pt的二氧化钛/羟基磷灰石核壳结构复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109772384A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-21 | 江汉大学 | 一种羟基磷石灰负载铂催化剂及其制备方法 |
| CN110694666A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-01-17 | 江汉大学 | 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110694666B (zh) * | 2019-11-07 | 2023-01-13 | 江汉大学 | 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110975898A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-04-10 | 江汉大学 | 羟基磷灰石复合四氧化三钴负载铂催化剂及其制备方法 |
| CN118440754A (zh) * | 2024-07-08 | 2024-08-06 | 中国科学技术大学先进技术研究院 | 羟基磷灰石在燃煤催化剂领域的应用以及制备方法 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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