CN108236953A - 一种纳米钯甲醛去除剂的制备方法 - Google Patents

一种纳米钯甲醛去除剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米钯甲醛去除剂的制备方法，步骤包括：(1)采用水和异丙醇的混合溶液分散活性炭，得到活性炭的悬浊液；(2)加入溶于盐酸的PdCl2水溶液为前驱体，(3)再加入钨酸钠或钼酸钠的水溶液；(4)加入还原剂氨硼烷水溶液，在80℃真空干燥10小时，得到纳米钯甲醛去除剂。本发明制备工艺简单，胶体源可通过简单的洗涤办法而除去，制得甲醛去除剂。该消除剂在40℃左右就可以催化甲醛氧化，生成二氧化碳和水，使用方式灵活，可处理气体浓度范围较宽，可以与太阳能集热器、暖气片等联用，高效的去除室内甲醛。

Description

一种纳米钯甲醛去除剂的制备方法
技术领域
本发明属于用于大气污染治理的材料技术领域，尤其是涉及一种纳米钯甲醛去除剂的制备方法。
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)。
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，提供一种无二次污染、无需更换材料、成本较低并且不易失去活性的纳米钯甲醛去除剂的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种纳米钯甲醛去除剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用体积比为1∶1的水和异丙醇的混合溶液分散活性炭，超声震荡2小时，得到活性炭的悬浊液，其中活性炭与水的质量比为1∶800；
(2)加入溶于盐酸的PdCl2水溶液为前驱体，该前驱体水溶液中盐酸和PdCl2的摩尔浓度分别为8mM和5mM，加入的PdCl2质量为活性炭质量的45％；
(3)再加入钨酸钠或钼酸钠的水溶液，搅拌2小时，其中钨酸钠或钼酸钠水溶液的摩尔浓度为1-4mM，加入的钨酸钠或钼酸钠的摩尔数是钯摩尔数的0.2-0.6倍；
(4)然后加入还原剂氨硼烷水溶液进行还原，其中氨硼烷的摩尔数为钯摩尔数的8倍，搅拌6小时，将得到的混合物过滤并用水洗涤，在80℃真空干燥10小时，得到纳米钯甲醛去除剂。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述步骤(3)中，加入钨酸钠或钼酸钠水溶液的摩尔浓度为2-3m M，得到尺度更小的Pd纳米粒子。
所述步骤(3)中，钨酸钠或钼酸钠的摩尔数是钯摩尔数的0.3-0.45倍，得到粒径均一的纳米钯。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明由于采用了钯作为甲醛氧化的催化剂，解决了非贵金属催化活性低的技术问题，该去除剂在40℃左右即可以催化甲醛氧化，具有使用方式灵活，可处理气体浓度范围较宽的特点。
2、本发明由于采用了氨硼烷作为还原剂，解决了硼氢化钠还原剂容易分解的技术问题，溶液稳定性好，反应物浓度容易控制。
3、本发明以(WO3)n·xH2O或(MoO3)n·xH2O为胶体源，与钯的前驱体PdCl2形成金属胶体，与没有胶体源的传统浸渍法制备的同载量催化剂相比，该催化剂钯粒子分布均一，粒径小，具有更大的比表面积，催化活性高。本发明制备工艺简单，在制备过程中，胶体源可通过简单的洗涤办法而除去，与采用贵金属铂作为催化剂相比，本发明具有成本低、资源相对丰富的特点。
具体实施方式
实施例1
将50mg活性炭分散于100ml体积比为1∶1的水和异丙醇混合溶液中，分散超声震荡2小时，得到活性炭的悬浊液，加入25.3ml溶于盐酸的PdCl2水溶液，该前驱体水溶液中盐酸和PdCl2的摩尔浓度分别为8mM和5mM；再加入25.3ml 1mM钨酸钠水溶液，搅拌两小时；然后加入50ml氨硼烷水溶液进行还原，其中氨硼烷的摩尔数为钯摩尔数的8倍，搅拌8小时，将得到的混合物过滤并用水洗涤，在80℃真空干燥10小时，得到纳米钯甲醛去除剂。
实施例2
将50mg活性炭分散于100ml体积比为1∶1的水和异丙醇混合溶液中，分散超声震荡2小时，得到活性炭的悬浊液，加入25.3ml溶于盐酸的PdCl2水溶液，该前驱体水溶液中盐酸和PdCl2的摩尔浓度分别为8mM和5mM；再加入19ml 2mM钨酸钠水溶液，搅拌两小时；然后加入50ml氨硼烷水溶液进行还原，其中氨硼烷的摩尔数为钯摩尔数的8倍，搅拌8小时，将得到的混合物过滤并用水洗涤，在80℃真空干燥10小时，得到纳米钯甲醛去除剂。
实施例3
将50mg活性炭分散于100ml体积比为1∶1的水和异丙醇混合溶液中，分散超声震荡2小时，得到活性炭的悬浊液，加入25.3ml溶于盐酸的PdCl2水溶液，该前驱体水溶液中盐酸和PdCl2的摩尔浓度分别为8mM和5mM；再加入19ml 3mM钨酸钠水溶液，搅拌两小时；然后加入50ml氨硼烷水溶液进行还原，其中氨硼烷的摩尔数为钯摩尔数的8倍，搅拌8小时，将得到的混合物过滤并用水洗涤，在80℃真空干燥10小时，得到纳米钯甲醛去除剂。
实施例4
将50mg活性炭分散于100ml体积比为1∶1的水和异丙醇混合溶液中，分散超声震荡2小时，得到活性炭的悬浊液，加入25.3ml溶于盐酸的PdCl2水溶液，该前驱体水溶液中盐酸和PdCl2的摩尔浓度分别为8mM和5mM；再加入19ml 4mM钨酸钠水溶液，搅拌两小时；然后加入50ml氨硼烷水溶液进行还原，其中氨硼烷的摩尔数为钯摩尔数的8倍，搅拌8小时，将得到的混合物过滤并用水洗涤，在80℃真空干燥10小时，得到纳米钯甲醛去除剂。
上述方法制得的纳米钯甲醛去除剂可以在40℃左右就高效的催化甲醛氧化，生成CO2和H2O。分别取实施例1-4制得甲醛去除剂100毫克，放置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89.7％、90.6％、91.8％、88.9％。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)

1.一种纳米钯甲醛去除剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)采用体积比为1∶1的水和异丙醇的混合溶液分散活性炭，超声震荡2小时，得到活性炭的悬浊液，其中活性炭与水的质量比为1∶800；
(2)加入溶于盐酸的PdCl2水溶液为前驱体，该前驱体水溶液中盐酸和PdCl2的摩尔浓度分别为8mM和5mM，加入的PdCl2质量为活性炭质量的45％；
(3)再加入钨酸钠或钼酸钠的水溶液，搅拌2小时，其中钨酸钠或钼酸钠水溶液的摩尔浓度为1-4mM，加入的钨酸钠或钼酸钠的摩尔数是钯摩尔数的0.2-0.6倍；
(4)然后加入还原剂氨硼烷水溶液进行还原，其中氨硼烷的摩尔数为钯摩尔数的8倍，搅拌6小时，将得到的混合物过滤并用水洗涤，在80℃真空干燥10小时，得到纳米钯甲醛去除剂。
2.根据权利要求1所述的纳米钯甲醛去除剂的制备方法，其特征在于：钨酸钠或钼酸钠水溶液的摩尔浓度为2-3mM。
3.根据权利要求1所述的纳米钯甲醛去除剂的制备方法，其特征在于：钨酸钠或钼酸钠的摩尔数是钯摩尔数的0.3-0.45倍。
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