CN110302820A - 用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，制备步骤包括：(1)以稀硝酸溶液或者氢氧化钠溶液作为活性炭纤维的预处理溶液，然后将活性炭纤维浸泡其中进行预处理，预处理完成后进行洗涤、干燥得到改性活性炭纤维；(2)以硝酸铁、尿素、钛酸四丁酯和表面活性剂为原料制备得到改性二氧化钛溶胶；(3)将步骤(1)中的改性活性炭纤维加入到步骤(2)中的改性二氧化钛凝胶中，混合均匀进行煅烧得到所述甲醛催化剂。具有所述甲醛催化剂通过对催化剂以及其载体进行改性，并且不含贵金属成分，室温以及可见光下催化效率高，催化效率稳定的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及过渡金属复合催化剂技术领域，具体的涉及一种新型高效低成本的用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法。
背景技术
自19世纪90年代以来，室内空气净化便受到了广泛的关注。众所周知，通常情况下，人类80％的时间是在室内度过的，由于室内环境中各种排放源的存在，室内的空气质量可能比环境大气要差的多。甲醛不仅是室外大气中挥发性有机化合物的主要组成部分，也是最为熟知的一种室内空气污染物。它主要来自家具橱柜、胶合板地板以及其它室内陈设。在室温下,甲醛以气相的形式存在，是一种无色且高度氧化的、具有刺激性气味的难闻的气体。长时间或短时间暴露在含有甲醛(HCHO)的空气(例如，甲醛浓度超过健康阈值)中，可能会患上各种急性或慢性症状/疾病，包括头痛、头晕、虚弱乏力、感觉障碍、免疫力下降、嗜睡、记忆减退、神经衰弱、抑郁等，甚至可能患上呼吸功能障碍和中毒性肝损伤，包括肝细胞损伤和肝辐射能反常。
由于工业化和城市化使人类的生活质量不断提高，人们对室内环境中的空气质量和相关安全问题的关注越来越多。在已发表的文献中，报道了许多用于去除室内甲醛的技术或处理方法，例如吸附、过滤和氧化。其中，光催化氧化被认为是降低室内环境中甲醛浓度的一种经济且环保的方法。然而，进一步显著提高光催化剂降解甲醛的效率仍面临挑战。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，所述甲醛催化剂通过对催化剂以及其载体进行改性，并且不含贵金属成分，室温以及可见光下催化效率高，催化效率稳定的高效催化剂。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，制备步骤包括：
(1)以稀硝酸溶液或者氢氧化钠溶液作为活性炭纤维的预处理溶液，然后将活性炭纤维浸泡其中进行预处理，预处理完成后进行洗涤、干燥得到改性活性炭纤维；
(2)以硝酸铁、尿素、钛酸四丁酯(TBOT)和表面活性剂为主要原料制备得到改性二氧化钛溶胶；
(3)将步骤(1)中的改性活性炭纤维加入到步骤(2)中的改性二氧化钛凝胶中，混合均匀进行煅烧得到所述甲醛催化剂。
优选地，步骤(1)中活性炭纤维在预处理溶液中的浸泡时间为1～2小时，洗涤2-5次，干燥温度为100-150℃，干燥时间为12～24小时。
优选地，步骤(1)中预处理溶液的浓度为0.5～2.25mol/L。
优选地，步骤(2)中所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或聚乙二醇，所述的表面活性剂与钛酸四丁酯的质量比为1:15～60；当表面活性剂用量为0.116～0.465g时，硝酸铁用量为0.058～0.101g，尿素的用量为0.321～1.179g。
优选地，步骤(3)中的煅烧温度为350℃～450℃，煅烧时间为1～2小时。
优选的，步骤(2)中制备改性二氧化钛溶胶的过程，包括将硝酸铁、尿素、无水乙酸和去离子水进行混合的过程，其中的去离子水的添加量与钛酸四丁酯的质量比为6～18:7。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明的制备方法，在制备过程中创造性的加入表面活性剂，表面活性剂的加入能使二氧化钛高密度块状团聚体在煅烧处理之前得到有效防治，因此在制备前期引入表面活性剂组分，起到稳定体系、调控团聚以及一定的分散的作用。
2.本发明所述制备方法通过表面活性与钛酸四丁酯、硝酸铁、尿素混合后，负载在改性的二氧化碳纤维上，制得高分散的改性二氧化钛催化剂。铁元素与氮元素的协同效应使其能在室温与可见光照射下实现催化降解，同时改性活性炭纤维增加了活性炭纤维表面羟基数，加快了催化效率。
3.本发明所述甲醛催化剂可在室温以及可将光的照射下高效催化甲醛，并且性能稳定。
4.本发明创造性地把铁和氮元素结合，使得铁和氮元素具有很好的协同效应，并使得二氧化钛能在室温以及可见光的照射下对甲醛进行催化降解，克服了传统二氧化钛对催化甲醛所需的苛刻条件，如很高的催化温度以及需要紫外光的照射等。再者，本发明通过使用改性二氧化钛纤维作为载体以及添加表面活性剂，增加了催化剂的表面积以及活性炭纤维上的表面羟基数量，进一步增强吸附和催化甲醛的能力。
5.本发明在制备改性二氧化钛溶胶的过程中，严格的控制去离子水的添加量，使得去离子水的添加量与钛酸四丁酯的质量比为6～18:7；因为如果使用过量的去离子水制得的催化剂的催化性能也会很差，而本发明精确控制上述配比，有效的提高了催化剂的催化性能。
附图说明
图1为实施例1制备的所述甲醛催化剂的SEM图。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明涉及的甲醛催化剂及其制备方法做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围，除非特别说明，本发明实施例采用的方法和原料均为本领域常规选择。
实施例1
本实施例的催化剂制备步骤包括：
(1)在10mL 1.0mol/L的稀硝酸溶液中放入1g活性炭纤维，浸泡1小时后用去离子水清洗多次，然后将活性炭纤维放入烘箱，120℃烘干12小时，得到改性活性炭纤维。
(2)将十二烷基苯磺酸钠与7mL的钛酸四丁酯以质量比1：30混合，然后将混合溶液加入至28mL无水乙醇并搅拌1小时；然后将混合溶液逐滴滴加至加入了0.072g硝酸铁、0.858g尿素、16mL无水乙酸与12mL去离子水的混合溶液中搅拌1小时，得到改性二氧化钛溶胶。
(3)将步骤(1)中得到的改性活性炭纤维放入步骤(2)得到的改性二氧化钛溶胶中，然后一起放入马弗炉煅烧，在400℃下煅烧2小时得到甲醛催化剂。
用聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃，PMMA)手套箱模拟室内甲醛环境并用甲醛检测仪对制备得到的甲醛催化剂的催化效率进行检测，测试结果见表1。
实施例2
本实施例的催化剂制备步骤包括
(1)在10mL 1.5mol/L的氢氧化钠溶液中放入1g活性炭纤维，浸泡1小时后用去离子水清洗多次，然后将活性炭纤维放入烘箱(120℃)12小时，得到改性活性炭纤维。
(2)将聚乙二醇与7mL的钛酸四丁酯以1:30的质量比混合，然后将混合溶液加入至28mL无水乙醇并搅拌1小时；然后将混合溶液逐滴滴加至加入了0.072g硝酸铁、0.858g尿素、16mL无水乙酸与12mL去离子水的混合溶液中，搅拌1小时，得到改性二氧化钛溶胶；
(3)将步骤(1)中得到的改性活性炭纤维放入步骤(2)中得到的改性二氧化钛溶胶中，然后一并放入马弗炉中，在450℃下煅烧2小时得到甲醛催化剂；
用PMMA手套箱模拟室内甲醛环境并用甲醛检测仪对制备得到的甲醛催化剂的催化效率进行检测，测试结果见表1。
对比例1
本实施例的催化剂制备步骤包括：
(1)在10mL 1.5mol/L的稀硝酸溶液中放入1g活性炭纤维，浸泡1小时后用去离子水清洗多次，然后将活性炭纤维放入烘箱(120℃)12小时，得到改性活性炭纤维。
(2)将7mL的钛酸四丁酯加入至28mL无水乙醇并搅拌1小时；然后将混合溶液逐滴滴加至加入了0.072g硝酸铁、0.858g尿素、16mL无水乙酸与25mL去离子水的混合溶液中搅拌1小时，得到改性二氧化钛溶胶。
(3)将步骤(1)中得到的改性活性炭纤维放入步骤(2)中的改性二氧化钛溶胶，然后一并放入马弗炉煅烧，450℃煅烧2小时得到甲醛催化剂。
用PMMA手套箱模拟室内甲醛环境并用甲醛检测仪对制备得到的甲醛催化剂的催化效率进行检测，测试结果见表1。
对比例2
本实施例的催化剂制备步骤包括
(1)在10mL 1.5mol/L的氢氧化钠溶液中放入1g活性炭纤维(经过稀硝酸改性过的活性炭纤维，其表面的C＝O、O—C＝O等官能团的比例有明显的增加，更加有利于甲醛气体的吸附，而碱性处理的样品其表面的含氧官能团减少，将会使活性炭纤维的吸附效果大大减弱)，浸泡1小时后用去离子水清洗多次，然后将活性炭纤维放入烘箱(120℃)12小时，得到改性活性炭纤维。
(2)将7mL的钛酸四丁酯加入至28mL无水乙醇并搅拌1小时，然后将混合溶液逐滴滴加至加入了0.072g硝酸铁、0.858g尿素、16mL无水乙酸与12mL去离子水的混合溶液中搅拌1小时，得到改性二氧化钛溶胶。
(3)将步骤(1)中得到的改性活性炭纤维放入步骤(2)中得到的改性二氧化钛溶胶中，然后一起放入马弗炉进行煅烧，煅烧温度450℃，2小时得到甲醛催化剂。
用PMMA手套箱模拟室内甲醛环境并用甲醛检测仪对制备得到的甲醛催化剂的催化效率进行检测，测试结果见表1。
对比例3(15.4％)
(1)在10mL 1.0mol/L的稀硝酸溶液中放入1g活性炭纤维，浸泡1小时后用去离子水清洗多次，然后将活性炭纤维放入烘箱(120℃)12小时，得到改性活性炭纤维。
(2)将聚乙二醇与7mL的钛酸四丁酯以1:30的质量比混合，然后将混合溶液加入至28mL无水乙醇并搅拌1小时；然后将混合溶液逐滴滴加至，加入16mL无水乙酸与15mL去离子水的混合溶液搅拌1小时，得到改性二氧化钛溶胶。
(3)将步骤(1)中得到的改性活性炭纤维放入步骤(2)中得到的改性二氧化钛溶胶中，然后一并放入马弗炉中，在450℃下煅烧2小时得到甲醛催化剂。
用PMMA手套箱模拟室内甲醛环境并用甲醛检测仪对制备得到的甲醛催化剂的催化效率进行检测，测试结果见表1。
对比例4(31.6％)
(1)在10mL 1.5mol/L的稀硝酸溶液中放入1g活性炭纤维，浸泡1小时后用去离子水清洗多次，然后将活性炭纤维放入烘箱(120℃)12小时，得到改性活性炭纤维。
(2)将7mL钛酸四丁酯加入至28mL无水乙醇并搅拌1小时。然后将混合溶液逐滴滴加至，加入了0.072g硝酸铁，0.858g尿素，加入16mL无水乙酸与30mL去离子水的混合溶液搅拌1小时，得到改性二氧化钛溶胶。
(3)将步骤(1)中得到的改性活性炭纤维放入步骤(2)中得到的改性二氧化钛溶胶中，然后一并放入马弗炉中，在400℃下煅烧2小时得到甲醛催化剂。
用PMMA手套箱模拟室内甲醛环境并用甲醛检测仪对制备得到的甲醛催化剂的催化效率进行检测，测试结果见表1。
实施例1～2和对比例1～4的催化剂性能。
催化剂性能由甲醛测试仪完成，甲醛浓度为20ppm，手套箱大小为125L反应时间为180分钟，利用甲醛测试仪检测反应后甲醛剩下的量，具体结果如下表1所示：
表1室温以及可见光照射下催化剂转化效率
| 样品 | 室温(25℃)，可见光 |
| 实施例1 | 75.6％ |
| 实施例2 | 65.9％ |
| 对比例1 | 58.9％ |
| 对比例2 | 53.3％ |
| 对比例3 | 15.4％ |
| 对比例4 | 31.6％ |
由表1的测试结果可知，在本发明的制备方法和工艺条件下，制备得到的甲醛催化剂的催化性能显著好于对比例的催化效果。再者，从对比例3可知，未掺杂铁、氮元素时，制备得到的甲醛催化剂在室温可见光条件下的催化性能大幅下降。对比例4可知，使用过量的去离子水制得的催化剂的催化性能也会很差。
此外，图1为实施例1制备的所述甲醛催化剂的SEM图，由附图1可知：二氧化钛纳米颗粒比较均匀地分散在活性炭纤维上，以及并没有团聚成高密度团块。
本发明的侧重点在于优化整个配方中各种原料的用量以及合适的反应条件，通过实施例和对比例的比较研究，本发明引入不同种类以及用量的表面活性剂对二氧化钛进行改性后对甲醛的催化效率获得明显提升。本发明未使用Zn元素掺杂，而且单位质量催化剂(本发明的为1.5mg/m3，现有技术的为4.2mg/m3)处理的含甲醛废气体积要大的多，因此具有非常理想的催化降解效率。
Claims (7)
1.一种用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，其特征在于：制备步骤包括：
(1)以稀硝酸溶液或者氢氧化钠溶液作为活性炭纤维的预处理溶液，然后将活性炭纤维浸泡其中进行预处理，预处理完成后进行洗涤、干燥得到改性活性炭纤维；
(2)以硝酸铁、尿素、钛酸四丁酯和表面活性剂为原料制备得到改性二氧化钛溶胶；
(3)将步骤(1)中的改性活性炭纤维加入到步骤(2)中的改性二氧化钛凝胶中，混合均匀进行煅烧得到所述甲醛催化剂。
2.根据权利要求1所述的用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中活性炭纤维在预处理溶液中的浸泡时间为1～2小时，洗涤2-5次，干燥温度为100-150℃，干燥时间为12～24小时。
3.根据权利要求1所述的用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中预处理溶液的浓度为0.5～2.25mol/L。
4.根据权利要求1所述的用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或聚乙二醇，所述的表面活性剂与钛酸四丁酯的质量比为1:15～60。
5.根据权利要求4所述的用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中当表面活性剂用量为0.116～0.465g时，对应的硝酸铁用量为0.058～0.101g、尿素的用量为0.321～1.179g。
6.根据权利要求1所述的用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中制备改性二氧化钛溶胶的过程，包括将硝酸铁、尿素、无水乙酸和去离子水进行混合的过程，其中的去离子水的添加量与钛酸四丁酯的质量比为6～18:7。
7.根据权利要求1所述的用于室温去除甲醛的铁氮掺杂催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中的煅烧温度为350℃～450℃，煅烧时间为1～2小时。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115448843A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-09 | 中国科学技术大学 | 苯胺类化合物的制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08196903A (ja) * | 1995-01-24 | 1996-08-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 多孔質光触媒及びその製造方法 |
| US20130142692A1 (en) * | 2010-10-06 | 2013-06-06 | Mohamed H. Tarifi | Methods and apparatus for purification of air |
| CN103980759A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种吸附-光催化复合式除甲醛的涂料的制备方法 |
| CN104624208A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-05-20 | 洛阳理工学院 | 一种空气净化光催化剂及其制备方法 |
| CN105642249A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-06-08 | 象山巨鹰科技发展有限公司 | 一种空气净化器用复合光触媒滤网材料及其制备方法 |
| CN105879893A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-08-24 | 江南大学 | 一种铁、氮共掺杂的二氧化钛可见光催化剂的制备方法 |
| CN108786727A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-13 | 安徽科浦环保科技有限公司 | 一种用于除甲醛的复合活性炭纤维的制备方法 |
-
2019
- 2019-06-18 CN CN201910523964.7A patent/CN110302820A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08196903A (ja) * | 1995-01-24 | 1996-08-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 多孔質光触媒及びその製造方法 |
| US20130142692A1 (en) * | 2010-10-06 | 2013-06-06 | Mohamed H. Tarifi | Methods and apparatus for purification of air |
| CN103980759A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种吸附-光催化复合式除甲醛的涂料的制备方法 |
| CN105879893A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-08-24 | 江南大学 | 一种铁、氮共掺杂的二氧化钛可见光催化剂的制备方法 |
| CN104624208A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-05-20 | 洛阳理工学院 | 一种空气净化光催化剂及其制备方法 |
| CN105642249A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-06-08 | 象山巨鹰科技发展有限公司 | 一种空气净化器用复合光触媒滤网材料及其制备方法 |
| CN108786727A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-13 | 安徽科浦环保科技有限公司 | 一种用于除甲醛的复合活性炭纤维的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 杨继生编著: "《表面活性剂原理与应用》", 31 December 2012, 东南大学出版社 * |
| 汪多仁编著: "《绿色净水处理剂》", 30 November 2006, 科学技术文献出版社 * |
| 王杏等编著: "《纳米二氧化钛的生产与应用》", 31 July 2014, 贵州科技出版社 * |
| 贾瑛等著: "《轻质碳材料的应用》", 30 November 2013, 国防工业出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115448843A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-09 | 中国科学技术大学 | 苯胺类化合物的制备方法 |
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