CN108236952A - 一种贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法，采用氟离子控制，通过Pd、Pt之间置换反应控制PdPt核壳结构中Pt在Pd表面覆盖，利用氟离子的选择性吸附，不使用表面活性剂和模板，在加热条件下进行还原，以实现Pt原子在Pd表面沉积状态可控的目的。本发明实现了贵金属纳米粒子表面可控，且操作较为简便，适合扩大合成规模，与采用Pt催化相比，该催化剂具备成本较低，资源丰富的特点。采用这种方法制备的甲醛消除涂层具有很大的比表面积，可利用暖气片热量，在40℃左右就催化甲醛氧化，生成二氧化碳和水，催化涂层置于暖气片底部，热空气向上移动后，冷空气会自动补充至催化涂层表面，其中携带的甲醛被催化氧化生成无害物质。

Description

一种贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法
技术领域
本发明属于室内空气净化的技术领域，尤其涉及一种贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法。
背景技术
甲醛是室内大气中常见的一种污染物，它具有较高的毒性。短期接触低浓度的甲醛就会刺激眼睛及呼吸道而引起过敏反应，长期接触微量的甲醛会增加患癌的可能性。甲醛已经被世界卫生组织确定为致畸形和致癌物质。我国2003年开始实施的《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)规定室内空气中甲醛的最高允许浓度为0.10mg每立方米(1小时均值)。在北方夏天时可以开窗利用空气对流排出甲醛，但在冬天为了维持室内温度，采用暖气取暖并紧闭门窗，甲醛容易在室内聚集。
目前，消除甲醛的方法有多种，如①吸附法、②化学吸收法、③光催化法、④等离子体催化法、⑤催化燃烧法(高低温)。①吸附法是一种最常用的消除甲醛的方法，该方法使用大比表面积的强吸附性材料吸附甲醛，如常用的大比表面积的强吸附性材料为多孔碳材料、活性炭、层状粘土、分子筛、活性氧化铝、硅胶等，此种方法简单，但其不足之处是吸附剂的吸附容量有限，需要定期更换，增加了消除甲醛的成本；②化学吸收法是将甲醛与某些活性物质相作用生成不挥发物质，从而将甲醛从净化对象中移除，例如甲醛与硫酸羟胺水溶液作用生成不挥发的硫酸及肟，甲醛与咪唑烷作用生成不挥发性物质，此方法需要定期更换活性物质，不仅增加消除甲醛的成本，同时会产生新的潜在的污染物；③光催化法是使用二氧化钛类催化剂将甲醛氧化消除，基本原理是光照激发二氧化钛产生强氧化性的空穴，空穴将甲醛氧化为二氧化碳与水的产物，产物中多余的氧源自光电子激活的氧分子，这种方法的不足之处在于受光照条件的影响，难以处理大量的甲醛；④等离子体催化法可以在常温常压条件下进行，但是过程中可能产生臭氧及氮氧化物，并且等离子体设备昂贵，能耗高；⑤催化燃烧法是指在有催化剂条件下甲醛被氧分子氧化生成水与二氧化碳，通常的过渡金属氧化物都可以催化甲醛氧化，但是甲醛的完全氧化温度与催化剂种类密切相关。
经检索发现专利号200610011398.4，公开号为CN101028595，专利名称为：“一种锰铈复合氧化物催化剂及制备方法和应用”的发明专利。其说明书公开了Mn-Ce-O纳米复合氧化物，该甲醛去除剂不使用贵金属，成本较低，但其催化活性不高，需要在100℃左右才能将甲醛完全氧化，使用时需要提供能量加热催化剂，造成能源的浪费。
经检索还发现专利号CN200710121423.9，公开号为CN101380574，专利名称为：“一种室温催化完全氧化甲醛的催化剂”的发明专利。其说明书公开了Pt/TiO2催化剂在室温条件下就可以高效的将甲醛完全氧化，但该催化剂采用较高载量的贵金属Pt，成本较高，而且Pt作为催化剂容易被空气中的SO2、NO2等污染失去活性。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供能利用暖气热量高效去除甲醛的、无二次污染、无需更换材料的一种贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳载体通过交替超声、搅拌分散于去离子水中，得到混合溶液；
(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入PdCl2的酸性水溶液和还原剂的水溶液，使用浸渍还原法进行Pd纳米粒子的负载和还原，得到负载Pd后的载体悬浊液；
(3)将NaF和H2PtCl6水溶液加入步骤(2)得到的悬浊液中，搅拌下加热，发生置换反应；
(4)使用去离子水洗去步骤(3)得到的悬浊液中的Cl-和F-，过滤干燥后得到甲醛去除剂；
(5)用乙醇在溶器内润湿甲醛去除剂，再向容器内加入60％的PTFE乳液，甲醛去除剂∶PTFE(干重)为3∶1，向盛有甲醛去除剂和PTFE溶液的容器内加入乙醇，在超声波内震荡均匀，制得甲醛去除剂浆料；
(6)将甲醛去除剂浆料喷涂于暖气底部，室温干燥后制得甲醛消除涂层。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述载体选自碳纳米管或石墨烯。
所述还原剂为硼氢化钠或氨硼烷。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明采用钯、铂形成核壳结构，与单纯采用铂作为催化剂相比，具有成本低、资源相对丰富的特点。
2、本发明采用氟离子控制，通过Pd、Pt之间置换反应控制PdPt结构中Pt在Pd表面覆盖程度的合成方法，不使用表面活性剂和模板。利用氟离子的选择性吸附，在加热条件下进行还原，以实现Pt原子在Pd表面沉积状态可控的目的。
3、本发明采用PTFE作为粘合剂，涂层粘接力和稳定性好。
4、本发明的甲醛消除涂层置于暖气底部，且具有很大的比表面积，可利用暖气热量，在40℃左右就催化甲醛氧化，生成二氧化碳和水，催化涂层置于暖气底部，热空气向上移动后，冷空气会自动补充至催化涂层表面，其中携带的甲醛被催化氧化生成无害物质。
具体实施方式
以下为本发明具体实施例，详细阐述本发明方案。
实施例1
首先制备Pd的含量20wt％Pd/C，将80mg石墨烯，通过0.5h超声分散于200mL去离子水中。再加入前躯体PdCl2aq(4mgPd/mL，HCl5M)，再次通过0.5h超声分散。使用NaOH浓溶液调节其pH至10，逐滴加入NaBH4溶液(NaBH4 80mg/去离子水50mL)还原前躯体。还原完成后进行置换步骤：向上述被还原的Pd前驱体中加入H2PtCl6溶液(18.105mgPt/mL)及NaF 0.045g，90℃水浴搅拌12h。水洗去离子步骤使用电阻率18.2MΩ·cm的去离子水、抽滤洗涤至无Cl-、F-存在(在滤液中加入AgNO3溶液，无沉淀出现)，最后在80℃下真空干燥,得到甲醛去除剂；用乙醇在溶器内润湿甲醛去除剂，再向容器内加入60％的PTFE乳液，甲醛去除剂∶PTFE(干重)为3∶1，向盛有甲醛去除剂和PTFE溶液的容器内加入乙醇，在超声波内震荡均匀，制得甲醛去除剂浆料；将甲醛去除剂浆料喷涂于暖气底部，室温干燥后制得甲醛消除涂层。
实施例2
首先制备Pd的含量20wt％Pd/C，将80mg碳纳米管，通过0.5h超声分散于200mL去离子水中。再加入前躯体PdCl2aq(4mgPd/mL，HCl5M)，再次通过0.5h超声分散。使用NaOH浓溶液调节其pH至10，逐滴加入氨硼烷溶液(氨硼烷100mg/去离子水50mL)还原前躯体。还原完成后进行置换步骤：向上述被还原的Pd前驱体中加入H2PtCl6溶液(18.105mgPt/mL)及NaF0.045g，90℃水浴搅拌12h。水洗去离子步骤使用电阻率18.2MΩ·cm的去离子水、抽滤洗涤至无Cl-、F-存在(在滤液中加入AgNO3溶液，无沉淀出现)，最后在80℃下真空干燥,得到甲醛去除剂用乙醇在溶器内润湿甲醛去除剂，再向容器内加入60％的PTFE乳液，甲醛去除剂∶PTFE(干重)为3∶1，向盛有甲醛去除剂和PTFE溶液的容器内加入乙醇，在超声波内震荡均匀，制得甲醛去除剂浆料；将甲醛去除剂浆料喷涂于暖气底部，室温干燥后制得甲醛消除涂层。
上述方法制得的甲醛消除涂层可以在40℃左右就高效的催化甲醛氧化，生成CO2和H2O。分别取实施例1和2制得甲醛去除剂溶液1ml，喷涂于管式固定床反应器中进行实验，实验条件如下：氧气20％，氦气80％，甲醛气体用甲醛气体发生器产生，由氦气吹入反应体系，控制甲醛浓度为0.01％，反应空速(GHSV)为50,000h-1，反应温度为40℃。活性评价结果表明甲醛消除率分别为97.8％、98.6％。相比之下，采用Mn-Ce-O催化剂，甲醛去除率在60℃不超过30％，在90℃的甲醛去除率在才能达到90％以上。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳载体通过交替超声、搅拌分散于去离子水中，得到混合溶液；
(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入PdCl2的酸性水溶液和还原剂的水溶液，使用浸渍还原法进行Pd纳米粒子的负载和还原，得到负载Pd后的载体悬浊液；
(3)将NaF和H2PtCl6水溶液加入步骤(2)得到的悬浊液中，搅拌下加热，发生置换反应；
(4)使用去离子水洗去步骤(3)得到的悬浊液中的Cl-和F-，过滤干燥后得到甲醛去除剂；
(5)用乙醇在溶器内润湿甲醛去除剂，再向容器内加入60％的PTFE乳液，甲醛去除剂∶PTFE(干重)为3∶1，向盛有甲醛去除剂和PTFE溶液的容器内加入乙醇，在超声波内震荡均匀，制得甲醛去除剂浆料；
(6)将甲醛去除剂浆料喷涂于暖气底部，室温干燥后制得甲醛消除涂层。
2.根据权利要求1所述贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法，其特征在于：所述载体选自碳纳米管或石墨烯。
3.根据权利要求1所述贵金属甲醛消除剂暖气片涂层的制备方法，其特征在于：所述还原剂为硼氢化钠或氨硼烷。
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