CN107413328A - 一种表面负载型空气净化材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面负载型空气净化材料及其制备方法，本方法制备的产品可用于催化分解空气中的有害气体如甲醛、氨气以及其它的某些异味气体。制备过程主要是先制备具有对甲醛催化活性的粉末如锰、铁、钴、镍、铜、锌、钛、锡、钼、钨等元素的氧化物或者是它们之间的形成的复合氧化物，再以金属网、活性炭、多孔陶瓷、塑料棉、塑料网等作为支撑材料，将催化剂粉末负载在支撑材料的表面上，形成了表面负载型空气净化材料。本发明采用先制备高催化粉末材料再将它们负载在支撑材料上的方式，最大限度地保证了制备催化剂的活性，将催化剂均匀分散在支撑材料的表面上，使催化剂在工作时能够充分地与空气相接触，从而发挥出其优异的催化性能。

Description

一种表面负载型空气净化材料及其制备方法
技术领域
发明涉及空气净化材料领域，涉及一种表面负载型空气净化材料及其制备方法。
背景技术
甲醛是一种对人体危害程度非常大的气体，长期在含有甲醛室内环境中会导致人体的抵抗力明显下降，甚至会诱发各种病症，甲醛对孕妇和婴儿的所造成的危害更为严重。
一般室内装修过后，甲醛的释放是一个非常缓慢的过程，时间可达数年之久。目前大多数的空气净化器主要是以活性炭吸附的方式来去除室内甲醛，而甲醛的释放时间非常长久，吸附在活性炭上面的甲醛在空气净化器停止工作状态时会逐渐从活性炭中释放出来造成二次污染。因此，消除室内甲醛最好的方式是以化学催化的方法，利用催化剂的催化活性将甲醛彻底分解成无毒无害气体。化学催化剂是一种可以长期有效的除甲醛的物质，因为再催化分解甲醛的过程中化学催化剂并不发生变化或者消耗。
目前用于催化分解甲醛的催化剂大概可以分为贵金属和过渡金属氧化物两大类，总体而言，贵金属的催化活性相对较好，但是其成本也更高，而过渡金属氧化物虽然成本相对比较低廉，但是其催化活性也会略低。但是如果通过控制制备过渡金属氧化物的过程和形貌，则一样可以获得高催化活性的金属氧化物。其中氧化锰是目前研究比较多的甲醛催化剂(化学通报，2013年，76卷，第2期)，另外，像氧化钴之类的材料也倍受人们的关注(高等学校化学学报，2014年12月，2598-2604)。
本发明集中了过渡金属氧化物这类型的催化剂材料的优点，并对它们的技术进行改进和优化，从而制备具有高活性的催化剂，并创造性地将它们负载在支撑材料上面，提高了它们与空气的接触面，充分发挥了它们的优势，从而达到了高效处理室内甲醛的效果。本发明生产过程简单，成本低廉，去除甲醛的效果良好，可以适用于目前大多数的空气净化器上并取代活性炭的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种对室内空气中甲醛具有高催化活性的空气净化材料，该材料可以用于催化分解甲醛，净化空气，提高室内空气质量。
本发明的具体方法为：先以化学法制备高活性的催化剂粉末，再以粘结的方法将其负载在支撑材料上面。所述的催化剂粉末为化学沉淀法制备，然后以高温热处理的方法将沉淀物转化为高催化活性金属氧化物粉末。利用油漆或者是胶水喷在支撑材料表面上，然后在密闭的空间内鼓风金属氧化物粉末使其充分粘附在支撑材料的表面。
优选的，配置的金属离子溶液浓度范围为0.1-2mol/L；
优选的，金属离子为锰、铁、钴、镍、铜、锌、钛、锡、钼、钨等离子中的一种或几种；
优选的，溶液里滴加沉淀剂溶液的浓度为0.1-1mol/L；
优选的，沉淀剂溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨气、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵、草酸、草酸铵等其中一种或者多种混合；
优选的，处理后得到的沉淀物过滤后用清水洗2-3次；
优选的，沉淀物在60-120℃环境中烘干；
优选的，烘干得到的粉末进一步的热处理，处理温度为250℃-500℃，时间为0.5h-5h；
优选的，支撑材料为金属网、活性炭、多孔陶瓷、塑料棉、塑料网等。
优选的，支撑材料的表面以喷雾的方式喷涂一层薄的胶水或油漆；
优选的，支撑材料晾在空气中至胶水或油漆将近干燥；
优选的，密闭空间内鼓风时间为10min-30min。
本发明的技术特点是：(1)本发明采用沉淀法制备高催化活性的粉末，由该法制备的到的金属氧化物粉末的粉末颗粒粒径小，表面积大，催化能力强；(2)本发明将催化活性粉末均匀分散在支撑材料的表面，让催化剂粉末充分与空气相接触，从而提高了其催化能力。(3)本发明制备过程简单，生产过程不会对环境造成污染。
实施案例
实施案例1
配置0.1mol/L的氯化锰溶液，边搅拌边加入0.1mol/L的碳酸氢钾溶液直至锰离子完全沉淀。过滤后用清水洗涤3次，于80℃环境中烘干，然后400℃热处理2小时得到氧化锰粉末。以多孔陶瓷为支撑材料，表面喷一层薄聚氨酯，然后和氧化锰粉末一同放进密闭的空间内鼓风使粉末均匀粘附在陶瓷的表面，放置在空气环境中等自然晾干。
将实施例1制备的材料进行去甲醛分解能力检测，3小时的去除率为83.7％。
实施案例2
配置0.5mol/L的硝酸铜溶液，边搅拌边加入0.3mol/L的碳酸钠溶液直至铜离子完全沉淀。过滤后用清水洗涤3次，于100℃环境中烘干，然后260℃热处理2小时得到氧化铜与氧化亚铜混合物粉末。以金属铁网为支撑材料，表面喷一层薄聚氨酯，然后和金属氧化物粉末一同放进密闭的空间内鼓风使粉末均匀粘附在金属网的表面，放置在空气环境中等自然晾干。
将实施例1制备的材料进行去甲醛分解能力检测，3小时的去除率为89.7％。
实施案例3
配置含有0.25mol/L的硝酸锰+0.75mol/L硝酸钴的混合溶液，边搅拌边加入1mol/L的碳酸氢钾溶液直至金属离子完全沉淀。过滤后用清水洗涤3次，于60℃环境中烘干，然后400℃热处理2小时得到锰钴氧化物的粉末。以塑料棉为支撑材料，表面喷一层薄聚氨酯，然后连和锰钴氧化物粉末一同放进密闭的空间内鼓风使锰钴氧化物粉末均匀粘附在塑料棉的表面，放置在空气环境中等聚氨酯自然晾干。
将实施例1制备的材料进行去甲醛分解能力检测，3小时的去除率为93.8％。
实施案例4
配置0.2mol/L的氯化锰溶液，边搅拌边加入0.2mol/L的碳酸氢铵溶液直至锰离子完全沉淀。过滤后用清水洗涤3次，于80℃环境中烘干，然后500℃热处理2小时得到氧化锰粉末。以多孔陶瓷为支撑材料，表面喷一层薄聚氨酯，然后和氧化锰粉末一同放进密闭的空间内鼓风使粉末均匀粘附在陶瓷的表面，放置在空气环境中等自然晾干。
将实施例1制备的材料进行去甲醛分解能力检测，3小时的去除率为82.3％。
实施案例5
配置0.1mol/L的氯化锰+0.1mol/L的氯化铜溶液，边搅拌边加入0.2mol/L的碳酸钾溶液直至金属离子完全沉淀。过滤后用清水洗涤3次，于60℃环境中烘干，然后350℃热处理2小时得到铜锰氧化物粉末。以塑料棉为支撑材料，表面喷一层薄聚氨酯，然后和铜锰氧化物粉末一同放进密闭的空间内鼓风使粉末均匀粘附在塑料棉的表面，放置在空气环境中等自然晾干。
将实施例1制备的材料进行去甲醛分解能力检测，3小时的去除率为91.9％。

Claims (5)

1.一种表面负载型空气净化材料及其制备方法，其特征在于，先以化学法制备高活性的催化剂粉末，再以粘结的方法将其负载在支撑材料上面。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的催化剂粉末为化学沉淀法制备，然后以高温热处理的方法将沉淀物转化为高催化活性粉末。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配置浓度为0.1-2mol/L的金属离子溶液，其中金属离子为锰、铁、钴、镍、铜、锌、钛、锡、钼、钨等离子中的一种或几种；
2)往经步骤1)的溶液里滴加0.1-1mol/L的沉淀剂溶液(包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨气、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵、草酸、草酸铵等其中一种或者多种混合)，边滴边搅拌至金属离子完全沉淀。
3)将经步骤2)处理后得到的沉淀物过滤后用清水洗2-3次，然后在60-120℃环境中烘干；
4)将经步骤3)烘干得到的粉末进一步的热处理令其分解成高催化活性的金属氧化物粉末，处理温度为250℃-500℃，时间为0.5h-5h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以金属网、活性炭、多孔陶瓷、塑料棉、塑料网等作为支撑材料，将催化剂粉末负载在支撑材料的表面上。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)先在支撑材料的表面以喷雾的方式喷涂一层薄的胶水或油漆；
2)将步骤1)的支撑材料晾在空气中至胶水或油漆将近干燥；
3)将权利将步骤2)的支撑材料转移至一个密闭空间；
4)将要求3中得到的高催化活性的金属氧化物粉末和风扇一同转移至步骤3)的密闭空间；
5)开动步骤4)中的风扇，让其鼓吹高催化活性的金属氧化物粉末，使得粉末充分充满步骤3的密闭空间，高催化活性的金属氧化物粉末遇到支撑材料表面的胶水或油漆时会粘附在其表面；
6)停止风扇，将步骤5)中表面粘附金属氧化物粉末的支撑材料移出密闭空间；
7)将步骤6)的支撑材料搁置在室内直至胶水或油漆完全干燥。
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