CN106732816B - 一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106732816B
CN106732816B CN201611124182.9A CN201611124182A CN106732816B CN 106732816 B CN106732816 B CN 106732816B CN 201611124182 A CN201611124182 A CN 201611124182A CN 106732816 B CN106732816 B CN 106732816B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
cotton fiber
fiber composite
oxidation catalyst
temperature oxidation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611124182.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106732816A (zh
Inventor
聂龙辉
汪杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei University of Technology
Original Assignee
Hubei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei University of Technology filed Critical Hubei University of Technology
Priority to CN201611124182.9A priority Critical patent/CN106732816B/zh
Publication of CN106732816A publication Critical patent/CN106732816A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106732816B publication Critical patent/CN106732816B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/26Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
    • B01J31/38Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of titanium, zirconium or hafnium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8668Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • B01J35/396
    • B01J35/58
    • B01J35/60
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/45Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4508Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法。它包括棉花纤维载体、TiO2表面涂层和分散在TiO2涂层表面的Pd活性组分;所述的棉花纤维载体为脱脂棉花纤维,TiO2涂层为纳米TiO2涂层,粒径在1~10nm间;所述的Pd活性组分以零价形式存在,粒径范围1~10nm,负载量为0.05~3wt%。本发明提供的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂具有分等级中孔~大孔结构、轻质和柔性等特点,Pd与TiO2涂层及载体棉花纤维间结合牢固,活性组分单质Pd在TiO2涂层表面分散性好、粒径小,室温即可高效催化分解甲醛,贵金属用量小、气阻小,适合于各类空气净化器中使用。

Description

一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备 方法
技术领域
本发明属于室内空气净化领域,尤其涉及一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法。
背景技术
随着我国城市化快速发展和装修热的兴起,室内甲醛污染日趋严重,是最主要的室内污染物之一,具有较大的毒性。目前,消除室内甲醛污染已成为环境治理领域的热点研究课题。在已有的甲醛脱除方法中,室温催化氧化法相对于其它方式(吸附法、吸收法、负离子氧化法、臭氧催化氧化法、生物过滤/植物净化法、低温等离子体法和光催化氧化法等)具有独特的优势,它能在常温常压下进行,甲醛脱除效率高,设备简单,寿命长等优点,是最具应用潜力的甲醛脱除技术。近年来,该技术在室内空气净化应用研究不断取得进展和突破,如中国发明专利CN200410047973.7、CN200410102837.3、 CN200910215887.5、CN200910098634.4、CN200910047376.7、 CN200610011663.9,CN200710121423.9、CN201210389227.0和 CN201410015867.4。在专利CN200410047973.7中先制备金属氧化物载体,然后浸泡在贵金属组分的溶液后蒸发制得,但该催化剂有效成分贵金属的状态未标明,活性也较低。众所周知,要获得高且稳定的甲醛催化氧化活性,催化剂必须要有良好的分散性,较小的粒径和适当的价态。而大部分专利如CN200410102837.3、CN200910215887.5、 CN200910098634.4、CN200910047376.7、CN200610011663.9和CN200710121423.9中所描述的催化剂制备方法所制备的样品中金属可能以氧化物的形式存在,且分散性差,这将会影响到活性的提高;而如果要得到0价的贵金属,还需要高温的H2还原过程,使工艺复杂化,成本也相应提高。专利CN201210389227.0报道了一种甲醛室温氧化催化剂的制备方法,该方法以多孔性无机氧化物为载体,以硼氢化纳为还原剂,可溶性金属氢氧化物为添加剂,通过浸渍-室温还原- 沉积法与贵金属前驱体反应制得。该方法实现了催化剂的室温催化氧化,也表现出较高的催化活性。但以上公开专利中制备的催化剂从实用的角度考虑,大都是以普通多孔性无机物纳米颗粒(如二氧化钛、氧化铝、分子筛、氧化铈和氧化硅等)为载体制得,这些催化剂如应用到填充型净化设备中需要压片或进一步将其负载在其它大块型载体上才能使用,这会使工艺复杂化,且存在催化活性下降、气阻大和催化剂易脱落的问题。为克服上述缺陷,专利CN201410015867.4以静电纺丝法制备的TiO2为载体,以浸渍~室温还原~沉积法制备了负载型贵金属/TiO2复合催化剂,新制备的催化剂无需重新负载,且具有较高的催化活性和较小的空气阻力,但该催化剂由于是以无机TiO2纳米纤维基底,因此具有易脆性,且易脆性随纤维直径的减小而增大,这样会造成在使用过程中不断会被折断,原有的纤维结构逐步被破坏,使得气阻也逐渐增大。且贵金属负载时的后续工序中为除去残留氯离子(来自贵金属前驱体)而需要一个加热蒸发的过程,因此工艺仍较复杂。同时,静电纺丝制备TiO2纤维仍存在成本偏高、设备要求高、大规模化生产还存在一定困难等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足而提供一种无机~有机复合纤维甲醛室温氧化催化剂及其制备方法,具体涉及一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,包括棉花纤维载体、涂附在棉花纤维载体表面的TiO2表面涂层和分散在TiO2涂层表面的Pd活性组分。
作为优选项:所述棉花纤维载体为脱脂棉花纤维;所述脱脂棉花纤维具有大孔-中孔结构,该结构有利于减小应用于填充型空气净化器时的气阻以及反应物和产物的扩散过程。
作为优选项:所述TiO2涂层中二氧化钛为纳米级,其粒径为1-10nm;
所述Pd活性组分中Pd以零价形式存在,其粒径范围1-10nm,以涂附有TiO2表面涂层的棉花纤维载体为基底计算,Pd活性组分中Pd的负载量为0.05-3wt%。
作为优选项:以涂附有TiO2表面涂层的棉花纤维载体为基底计算,Pd 活性组分中Pd的负载量为0.25-0.75wt%。
本发明所述的制备上述Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂的方法,步骤如下:(1)首先将钛醇盐溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有PVA的酸性水溶液中,搅拌4-8天获得稳定的TiO2溶胶;
(2)然后通过浸渍法将纳米TiO2均匀地涂附于棉花纤维表面,经分离,干燥,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料;然后以此TiO2/棉花纤维为基底,以硝酸钯为前驱物,分别加入络合剂和还原剂,再通过浸渍~还原~沉积法将活性组分Pd负载于TiO2涂层表面,即得。
作为优选项:所述步骤(1)中钛醇盐为钛酸四异丙脂、钛酸四丁酯中的一种或二种的混合物;所述PVA的酸性水溶液中酸性物质为硝酸,硫酸或二者的混合物;所述的络合剂为柠檬酸三钠或乙二胺四乙酸二钠或二者的混合物;所述的还原剂为硼氢化钾、硼氢化钠或二者的混合物。
作为优选项:所述PVA的酸性水溶液的pH在2.0-3.0间,PVA在水中的含量为0.01-0.1%;所述(1)中PVA的酸性水溶液中水与无水乙醇、乙酰丙酮、钛醇盐的摩尔比为水:无水乙醇:乙酰丙酮:钛醇盐=100:2-4:0.1-0.5:0.1-0.5。
作为优选项:所述(2)中浸渍法为将棉花纤维浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为5-10min;其中棉花纤维和TiO2的质量比为1:2-3;2、所述(2)中分离为滤网分离;3、所述(2)中干燥条件:先在50-70 ℃下,干燥3-10min,然后在110-120℃下,干燥20-40min,所述涂附、分离过程可以重复1-2次,最后一次的干燥温度为60-110℃,干燥时间4-12h。
作为优选项:所述(2)中浸渍~还原~沉积法操作为:将TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于含硝酸钯和络合剂的混合溶液中浸泡 5-10min,接着加入还原剂的碱性溶液,将贵金属还原成金属纳米粒子,继续搅拌5-10min,接着将沉积有Pd的复合纤维与溶液分离,在60-110℃干燥4-24h,即得。
作为优选项:所述硝酸钯以Pd含量计为占TiO2/棉花纤维复合基底材料的0.05-3wt%;所述还原剂的碱性溶液的pH在8.0-10.0间;所述硝酸钯、络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:5-30。
本发明所提供的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂具有分等级中孔-大孔结构、轻质和柔性等特点,可避免传统催化剂应用于填充型净化设备中需要压片或进一步将其负载在其它大块型载体上才能使用而产生的气阻大和催化剂易脱落的问题,也可避免像无机纳米纤维在使用过程中存在易折断的问题。
Pd与TiO2涂层及载体棉花纤维间结合牢固,活性组分单质Pd在 TiO2涂层表面分散性好、粒径在1-10nm间,室温即可高效催化分解甲醛,贵金属用量小,适合于各类空气净化器中使用。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明的催化剂为有机-无机复合结构,Pd与TiO2涂层及载体棉花纤维间结合牢固,同时具有分等级中孔-大孔结构,活性组分 Pd组分在载体中分散性好、粒径在1-10nm间并为0价,室温即可高效催化氧化甲醛,气阻小,且贵金属Pd用量小;
(2)催化剂产品具有柔性、质轻、绒团状和不易折断等特点,可直接应用于各种填充型净化设备中,可避免传统催化剂应用于填充型净化设备中需要压片或进一步将其负载在其它大块型载体上才能使用而产生的气阻大和催化剂易脱落的问题,也可避免像无机纳米纤维在使用过程中存在易折断的问题;
(3)制备方法工艺简单,原材料来源广、成本低,重复性好,适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的催化剂样品的FESEM照片;
图2为本发明实施例1所制备的催化剂样品的TEM照片;
图3为本发明实施例1所制备的催化剂样品的XPS谱图;
图4为本发明实施例1所制备的催化剂样品的甲醛室温氧化活性结果图,其中(a)为甲醛浓度随反应时间变化图,(b)为二氧化碳浓度随反应时间变化图。
具体实施方式
以下结合本发明的具体实施例,对本发明的发明人内容做进一步作描述,但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
(1)首先将钛酸丁酯溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有0.01%的PVA的酸性(pH=2)水溶液中,搅拌6天获得稳定的TiO2溶胶,其中水,无水乙醇,乙酰丙酮和钛酸丁酯的摩尔比为=100:2:0.5:0.5;
(2)将脱脂棉浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为5min,其中棉花和TiO2的质量比为1:2.6;经滤网分离后,先在60℃下干燥5min,再在115℃下干燥30min,再重复上述过程2次,最后干燥的温度为60℃,干燥时间为12h,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料。
(3)再将硝酸钯溶液中加入络合剂柠檬酸三钠,搅拌均匀,将步骤(2)中获得的TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于上述混合溶液中浸泡5min,其中硝酸钯以钯计相对于TiO2/棉花纤维复合基底材料的质量为0.5wt%,再加入还原剂硼氢化钾的碱性溶液(pH值用0.5 M的NaOH溶液调节为9左右),将硝酸钯还原成金属纳米粒子,其中硝酸钯,络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:15,继续搅拌5min,接着将负载有钯的棉花纤维分离,60℃干燥12h,得到Pd/TiO2/棉花纤维室温氧化催化剂。
上述制备的Pd/TiO2/棉花纤维的FESEM,TEM和XPS谱图分析分别见图1,图2和图3,图1中可见,所述的Pd/TiO2/棉花纤维在涂附 TiO2及负载Pd前后纤维结构得到完好保持,其中TiO2涂层均匀地负载在棉花纤维表面,贵金属Pd以零价单质形式存在(这由图3中的335.4eV和340.6eV两个特征峰可看出)粒径范围2~3nm,高度分散在TiO2涂层表面。
实施例2
(1)首先将钛酸丁酯溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有0.01%的PVA的酸性(pH=2)水溶液中,搅拌6天获得稳定的TiO2溶胶,其中水,酸,无水乙醇,乙酰丙酮和钛酸丁酯的摩尔比为=100:2:0.1:0.1;
(2)将脱脂棉浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为5min,其中棉花和TiO2的质量比为1:2,经滤网分离后,先在60℃下干燥5min,再在110℃下干燥40min,再重复上述过程2次,最后一次干燥温度为60℃,干燥时间为12h,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料。
(3)再将硝酸钯溶液中加入络合剂柠檬酸三钠,搅拌均匀,将步骤(2)中获得的TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于上述混合溶液中浸泡5min,其中硝酸钯以钯计相对于TiO2/棉花纤维复合基底材料的质量为1.0wt%,再加入还原剂硼氢化钾的碱性溶液(pH值用0.5 M的NaOH溶液调节为10左右),将硝酸钯还原成Pd纳米粒子,其中硝酸钯,络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:15,继续搅拌5min,接着将负载有钯的棉花纤维分离,80℃干燥10h,得到Pd/TiO2/棉花纤维室温氧化催化剂。
实施例3
(1)首先将钛酸丁酯溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有0.01%的PVA的酸性(pH=2)水溶液中,搅拌6天获得稳定的TiO2溶胶,其中水,无水乙醇,乙酰丙酮和钛酸丁酯的摩尔比为=100:2:0.5:0.5;
(2)将脱脂棉浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为10min,其中棉花和TiO2的质量比为1:3,经滤网分离后,在80℃,干燥时间为10 h,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料;
(3)再将硝酸钯溶液中加入络合剂柠檬酸三钠,搅拌均匀,将步骤(2)中获得的TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于上述混合溶液中浸泡5min,其中硝酸钯以钯计相对于TiO2/棉花纤维复合基底材料的质量为3.0wt%,再加入还原剂硼氢化钾的碱性溶液(pH值用0.5 M的NaOH溶液调节为8左右),将硝酸钯还原成Pd纳米粒子,其中硝酸钯,络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:15,继续搅拌5min,接着将负载有钯的棉花纤维分离,60℃干燥12h,得到Pd/TiO2/棉花纤维室温氧化催化剂。
实施例4
(1)首先将钛酸丁酯溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有0.01%的PVA的酸性(pH=3)水溶液中,搅拌8天获得稳定的TiO2溶胶,其中水,无水乙醇,乙酰丙酮和钛酸丁酯的摩尔比为=100:2:0.5:0.5;
(2)将脱脂棉浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为5min,其中棉花和TiO2的质量比为1:2.6,经滤网分离后,先在60℃下干燥5min,再在60℃,干燥时间为12h,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料。
(3)再将硝酸钯溶液中加入络合剂柠檬酸三钠,搅拌均匀,将步骤(2)中获得的TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于上述混合溶液中浸泡10min,其中硝酸钯以钯计相对于TiO2/棉花纤维复合基底材料的质量为0.05wt%,再加入还原剂硼氢化钠的碱性溶液(pH值用0.5 M的NaOH溶液调节为9左右),将硝酸钯还原成Pd纳米粒子,其中硝酸钯,络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:15,继续搅拌5min,接着将负载有钯的棉花纤维分离,100℃干燥6h,得到Pd/TiO2/棉花纤维室温氧化催化剂。
实施例5
(1)首先将钛酸四异丙酯溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有0.1%的PVA的酸性(pH=2) 水溶液中,搅拌6天获得稳定的TiO2溶胶,其中水,无水乙醇,乙酰丙酮和钛酸四异丙酯的摩尔比为=100:2:0.1:0.1;
(2)将脱脂棉浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为5min,其中棉花和TiO2的质量比为1:2,经滤网分离后,先在50℃下干燥10min,再在115℃下干燥30min,再重复上述过程1次,最后干燥温度为 100℃,干燥时间为6h,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料;
(3)再将硝酸钯溶液中加入络合剂柠檬酸三钠,搅拌均匀,将步骤(2)中获得的TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于上述混合溶液中浸泡5min,其中硝酸钯以钯计相对于TiO2/棉花纤维复合基底材料的质量为0.25wt%,再加入还原剂硼氢化钠的碱性溶液(pH值用0.5 M的NaOH溶液调节为10左右),将硝酸钯还原成Pd纳米粒子,其中硝酸钯,络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:30,继续搅拌5min,接着将负载有钯的棉花纤维分离,60℃干燥12h,得到Pd/TiO2/棉花纤维室温氧化催化剂。
实施例6
(1)首先将钛酸四异丙酯溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有0.1%的PVA的酸性(pH=3) 水溶液中,搅拌6天获得稳定的TiO2溶胶,其中水,无水乙醇,乙酰丙酮和钛酸四异丙酯的摩尔比为=100:2:0.5:0.5;
(2)将脱脂棉浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为8min,其中棉花和TiO2的质量比为1:3,经滤网分离后,先在60℃下干燥5min,再在120℃,干燥时间为4h,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料;
(3)再将硝酸钯溶液中加入络合剂EDTA,搅拌均匀,将步骤(2) 中获得的TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于上述混合溶液中浸泡8 min,其中硝酸钯以钯计相对于TiO2/棉花纤维复合基底材料的质量为 0.5wt%,再加入还原剂硼氢化钠的碱性溶液(pH值用0.5M的NaOH 溶液调节为9左右),将硝酸钯还原成Pd纳米粒子,其中硝酸钯,络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:5,继续搅拌5min,接着将负载有钯的棉花纤维分离,110℃干燥4h,得到Pd/TiO2/棉花纤维室温氧化催化剂。
实施例7
(1)首先将钛酸四异丙酯溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有0.01%的PVA的酸性(pH=2) 水溶液中,搅拌4天获得稳定的TiO2溶胶,其中水,无水乙醇,乙酰丙酮和钛酸四异丙酯的摩尔比为=100:4:0.25:0.25;
(2)将脱脂棉浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为5min,其中棉花和TiO2的质量比为1:2.6,经滤网分离后,在60℃下干燥4min,再在115℃,干燥时间为30min,重复上述过程1次,最后在110℃下干燥4h,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料;
(3)再将硝酸钯溶液中加入络合剂EDTA,搅拌均匀,将步骤(2) 中获得的TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于上述混合溶液中浸泡5 min,其中硝酸钯以钯计相对于TiO2/棉花纤维复合基底材料的质量为 0.75wt%,再加入还原剂硼氢化钠的碱性溶液(pH值用0.5M的NaOH 溶液调节为10左右),将硝酸钯还原成Pd纳米粒子,其中硝酸钯,络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:15,继续搅拌5min,接着将负载有钯的棉花纤维分离,60℃干燥12h,得到Pd/TiO2/棉花纤维室温氧化催化剂。
实施例8
(1)首先将钛酸四异丙酯溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有0.05%的PVA的酸性(pH=2.5) 水溶液中,搅拌6天获得稳定的TiO2溶胶,其中水,无水乙醇,乙酰丙酮和钛酸四异丙酯的摩尔比为=100:2:0.5:0.5;
(2)将脱脂棉浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为5min,其中棉花和TiO2的质量比为1:2.6,经滤网分离后,在60℃下干燥12h,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料;
(3)再将硝酸钯溶液中加入络合剂柠檬酸三钠,搅拌均匀,将步骤(2)中获得的TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于上述混合溶液中浸泡5min,其中硝酸钯以钯计相对于TiO2/棉花纤维复合基底材料的质量为2wt%,再加入还原剂硼氢化钠的碱性溶液(pH值用0.5M 的NaOH溶液调节为10左右),将硝酸钯还原成Pd纳米粒子,其中硝酸钯,络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:10,继续搅拌5min,接着将负载有钯的棉花纤维分离,60℃干燥12h,得到Pd/TiO2/棉花纤维室温氧化催化剂。
甲醛室温催化氧化试验
为考察本发明制备的催化剂在室温下催化氧化降解甲醛效果,本发明人按以下方法对其室温降解甲醛性能进行测试。测试过程如下:取催化剂0.3g平铺于直径为14cm的表面皿表面,盖上玻璃盖,然后将该附着有催化剂的表面皿至于5.9L的有机玻璃反应器中,反应器内底部放置一个5W的风扇,再将一定量的浓甲醛溶液注入反应器内,打开风扇,至甲醛挥发直至浓度平衡,将玻璃盖移去,此时催化剂与甲醛开始接触反应,在此过程中通过多组分气体分析仪(INNOVA air Tech Instruments Model 1412)在线监测甲醛和产物二氧化碳的浓度变化。
实施例1~8中制备的催化剂的60min活性数据见表1。从表1可知,本发明的催化剂在比较低的Pd负载量的条件下,均具有良好的催化活性。
表1
另为考察本发明催化剂的重复使用性能,特将实施例1的催化剂样品重复使用4次,观察其重复性能,结果见表2,由表2可看出:本发明的催化剂在多次的使用过程中,活性基本保持不变,说明本发明催化剂活性稳定。
表2
应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是,上述针对较佳实施例的描述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下,还可以做出替换或变形,均落入本发明的保护范围之内,本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:所述催化剂包括棉花纤维载体、涂附在棉花纤维载体表面的TiO2表面涂层和分散在TiO2涂层表面的Pd活性组分;所述催化剂的制备方法步骤如下:(1)首先将钛醇盐溶于无水乙醇中,加入乙酰丙酮,搅拌形成透明溶液,然后逐滴加到含有PVA的酸性水溶液中,搅拌4~8天获得稳定的TiO2溶胶;(2)然后通过浸渍法将纳米TiO2均匀地涂附于棉花纤维表面,经分离,干燥,得到TiO2/棉花纤维复合基底材料;然后以此TiO2/棉花纤维为基底,以硝酸钯为前驱物,分别加入络合剂和还原剂,再通过浸渍~还原~沉积法将活性组分Pd负载于TiO2涂层表面,即得。
2.如权利要求1所述的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:所述棉花纤维载体为脱脂棉花纤维;所述棉花纤维具有大孔-中孔结构。
3.如权利要求1所述的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:所述TiO2涂层中二氧化钛为纳米级,其粒径为1-10nm;所述Pd活性组分中Pd以零价形式存在,其粒径范围1~10nm,以涂附有TiO2表面涂层的棉花纤维载体为基底计算,Pd活性组分中Pd的负载量为0.05-3wt%。
4.如权利要求3所述的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:以涂附有TiO2表面涂层的棉花纤维载体为基底计算,Pd活性组分中Pd的负载量为0.25-0.75wt%。
5.如权利要求1所述的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:所述步骤(1)中钛醇盐为钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯中的一种或二种的混合物;所述PVA的酸性水溶液中酸性物质为硝酸,硫酸或二者的混合物;所述的络合剂为柠檬酸三钠或乙二胺四乙酸二钠或二者的混合物;所述的还原剂为硼氢化钾、硼氢化钠或二者的混合物。
6.如权利要求1所述的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:所述PVA的酸性水溶液的pH在2.0-3.0间,PVA在水中的含量为0.01-0.1%;所述(1)中PVA的酸性水溶液中水与无水乙醇、乙酰丙酮、钛醇盐的摩尔比为水:无水乙醇:乙酰丙酮:钛醇盐=100:2-4:0.1-0.5:0.1-0.5。
7.如权利要求1所述的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:1)、所述(2)中浸渍法为将棉花纤维浸泡在TiO2溶胶中,浸泡时间为5-10min;其中棉花纤维和TiO2的质量比为1:2-3;
2)、所述(2)中分离为滤网分离;
3)、所述(2)中干燥条件:先在50-70℃下,干燥3~10min,然后在110-120℃下,干燥20-40min,所述涂附、分离过程重复1-2次,最后一次的干燥温度为60-110℃,干燥时间4-12h。
8.如权利要求1所述的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:所述(2)中浸渍~还原~沉积法操作为:将TiO2/棉花纤维复合基底材料分散于含硝酸钯和络合剂的混合溶液中浸泡5-10min,接着加入还原剂的碱性溶液,将贵金属还原成金属纳米粒子,继续搅拌5-10min,接着将沉积有Pd的复合纤维与溶液分离,在60-110℃干燥4-24h,即得。
9.如权利要求8所述的Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂,其特征在于:所述硝酸钯以Pd含量计为占TiO2/棉花纤维复合基底材料的0.05-3wt%;所述还原剂的碱性溶液的pH在8.0-10.0间;所述硝酸钯、络合剂与还原剂的摩尔比为1:2:5-30。
CN201611124182.9A 2016-12-08 2016-12-08 一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法 Active CN106732816B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611124182.9A CN106732816B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611124182.9A CN106732816B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106732816A CN106732816A (zh) 2017-05-31
CN106732816B true CN106732816B (zh) 2019-06-25

Family

ID=58877417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611124182.9A Active CN106732816B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106732816B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107866149A (zh) * 2017-11-10 2018-04-03 中山大学 一种空气净化滤膜的制备方法
CN109364994A (zh) * 2018-09-10 2019-02-22 深圳大学 负载型光催化剂及其应用
CN109289845A (zh) * 2018-10-30 2019-02-01 中国科学院宁波城市环境观测研究站 一种二氧化钛复合贵金属催化剂及其制备方法和应用
CN109465038A (zh) * 2018-12-06 2019-03-15 武汉纺织大学 一种用于降解染料废水的材料的制备方法
CN109406132B (zh) * 2018-12-24 2020-08-25 广东美的制冷设备有限公司 滤芯寿命监测方法、装置和空气净化设备
CN112411176A (zh) * 2020-10-19 2021-02-26 山东魏桥特宽幅印染有限公司 一种除味面料及其印染工艺和应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102139211B (zh) * 2010-02-02 2013-02-13 中国石油化工股份有限公司 一种用于粗对苯二甲酸加氢精制的贵金属/TiO2-C催化剂的制备方法
CN102133524B (zh) * 2011-02-23 2012-12-19 上海大学 负载型Pt/TiO2/Al2O3纤维复合光催化剂及其制备方法
CN103721705B (zh) * 2014-01-14 2015-12-02 武汉理工大学 一种多孔TiO2纤维负载贵金属甲醛室温氧化催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106732816A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106732816B (zh) 一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法
CN106807451B (zh) 一种柔性铂甲醛室温氧化催化剂及其制备方法
US7759281B2 (en) Photocatalyst containing metallic ultrafine particles and process for producing said photocatalyst
CN103721705B (zh) 一种多孔TiO2纤维负载贵金属甲醛室温氧化催化剂及其制备方法
CN100435937C (zh) 一种玻璃纤维负载光催化剂的制备方法
CN102198405A (zh) 一种净化室内甲醛用的复合催化剂及其制备方法
CN110975866B (zh) 负载贵金属和非金属纳米二氧化钛的制备方法、光触媒水性涂料及其制备方法
CN107376982B (zh) 一种用于甲醛室温氧化的介孔硅材料负载纳米金催化剂、制备和活化方法及应用
CN104307514A (zh) 一种二氧化钛/二氧化硅复合球壳包裹纳米金催化剂及其制备方法
CN101367035A (zh) 一种纳米二氧化钛薄膜光催化剂的制备方法
Liu et al. The multiple promotion effects of ammonium phosphate-modified Ag3PO4 on photocatalytic performance
CN107812515A (zh) 一种红砖砂负载二氧化钛制备复合光催化剂的方法
Liang et al. Immobilisation of TiO2 films on activated carbon fibres by a hydrothermal method for photocatalytic degradation of toluene
CN110560051A (zh) 一种二氧化钛修饰的活性炭负载银单原子催化剂及其在氧化甲醛中的应用
CN112108145A (zh) 一种氧化铝负载铱团簇催化剂及其制备与应用
CN104117370B (zh) 三维有序大孔BiVO4负载AgBr和Pd光催化剂、制备及应用
CN108654614A (zh) 一种净化室内甲醛用的复合催化剂及其制备方法
CN105289192A (zh) 一种适用于空气净化机的室温甲醛分解剂及其制备方法
Sun et al. Adsorption coupling photocatalytic removal of gaseous n-hexane by phosphorus-doped g-C3N4/TiO2/Zn (OAc) 2-ACF composites
CN110605118B (zh) 一种用于室温降解甲醛的整体式Pd/K2Ti6O13-NWs催化剂及制备方法与应用
CN101862627B (zh) 包裹贵金属纳米粒子的二氧化钛微胶囊制备方法
CN106179295A (zh) 一种光催化活性炭纤维及其制备方法
CN108176390A (zh) 一种介孔复合型钛-锡光催化剂及其制备方法
CN103028399A (zh) 一种氧化铝微球空气净化剂、制备方法及其用途
CN110975865B (zh) 高导光率高吸附性能净化空气用光催化复合剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant