CN110496528A - 一种常温氧化甲醛的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种常温氧化甲醛的方法，实验采用静电纺丝膜负载二氧化锰催化剂在常温下氧化甲醛气体。通过KMnO4和(NH4)2C2O4在Ce(NO3)3的存在下发生的氧化还原反应制备Ce/Mn为1∶10的铈水钠锰矿(Ce‑MnO2)样品，然后通过静电纺丝负载在无纺布上。本发明具有操作简单，产率高，去除效果好，可放置范围广，且能在低温下氧化等优点，在室内空气净化方面具有实用价值。

Description

一种常温氧化甲醛的方法
技术领域
本发明涉及一种常温氧化甲醛的方法，属于金属纳米催化剂技术领域。
背景技术
甲醛被称为主要的室内空气之一污染物，主要是从木制家具释放出来的有毒气体。长期接触甲醛可能会损害人体健康。通过金属氧化物催化剂将甲醛催化氧化成CO2是在室温下除去室内甲醛的有希望的方法。贵金属基催化剂可以在环境温度下将甲醛转化为CO2和H2O。然而，贵金属基催化剂的应用受其成本高昂的限制。因此开发一种便宜的高性能催化剂是必不可少的，然而金属催化剂又面临着使用不方便的问题，因此选用静电纺丝制备多孔纤维膜的方法负载金属催化剂，来拓宽其在环境领域的应用。
比较了几种不同晶体结构MnO2的活性。研究了MnO2对HCHO氧化的隧道结构效应。发现水和水钠锰矿中的水和阳离子在室温下氧化HCHO具有重要作用。尽管如此，要在环境温度下提高活性并降低整个转换温度仍然是一项艰巨的挑战。所以选择通过元素掺入来促进催化剂的活性。二氧化锰掺杂铈以后，发现在低温下依然有氧化甲醛的活性，可以做到室温下氧化甲醛。然后通过PAA和PVB制备多孔纤维膜负载铈改性二氧化锰催化剂，来实现常温氧化甲醛的目的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种在常温氧化甲醛的方法。实验采用铈元素改性二氧化锰，制得MnOx-CeO2复合催化剂，铈元素的引入大大改进了二氧化锰对甲醛的氧化。并将催化剂负载在PAA纳米球上，PAA多孔纳米球增大了MnOx-CeO2复合催化剂与目标甲醛的接触面积，提高了氧化程度。将负载了MnOx-CeO2复合催化剂的PAA纳米球与PVB一起制成纺丝液，进行纺丝，然后放入pH＝10的水溶液中水洗，得到了多孔纤维膜，提高了实用性，拓宽其在环境领域中的应用。
(二)技术方案
本发明所采用的技术方案是：
1、将KMnO4，(NH4)2C2O4·H2O和Ce(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，然后在水浴中振荡中反应，制得MnOx-CeO2复合催化剂。
2、将80ml乙腈和2mlPAA，0.04gAIBN引发剂，利用蒸馏沉淀聚合法即可制备PAA纳米球。
3、将MnOx-CeO2复合催化剂和PAA纳米球混合制成纺丝液，进行静电纺丝。
(三)有益效果
1、铈金属催化剂比贵金属催化剂便宜易得。
2、MnOx-CeO2复合催化剂在室温下具有较高的催化活性。
3、MnOx-CeO2负载在PAA纳米球上，多孔纳米球促使催化剂与目标催化接触，更好的提高去除效果。
4、将负载MnOx-CeO2的PAA纳米球通过纺丝负载在无纺布上，增加了该催化剂的实用价值。
(四)具体反应过程
本发明所述的低温降解甲醛的制备方法具体包括以下步骤：
在锥形瓶中将KMnO4，(NH4)2C2O4·H2O和Ce(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，然后在水浴中振荡处理10小时。将沉淀离心并用去离子水洗涤多次。溶于无水乙腈保存，制得催化剂。在圆底烧瓶中加入丙烯酸，加入引发剂，在加入80ml无水乙腈，加热至蒸出40ml乙腈，制的PAA纳米球，将制得的催化剂和PAA纳米球混合进行负载。然后以一定比例和PVB溶于二氯甲烷，进行静电纺丝，然后将制得的膜浸泡在pH＝10的水溶液中，溶掉其中的PAA，得到多孔纤维膜。
所述的反应溶剂为二氯甲烷。
所述的制孔剂为PAA纳米球。
本发明可以通过调节PVB和PAA的配比，来控制静电纺丝膜纤维的粗成型和粗细。
附图说明
图1：实施例1的复合催化剂的TEM的图。
图2：实施例2的复合催化剂的TEM的图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，所述的实施例是用于描述本发明，而不是限制本发明。
实施例1
1g KMnO4，0.4g(NH4)2C2O4·H2O和0.549g的Ce(NO3)3·6H2O加入锥形瓶中，溶于130ml去离子水，制得1∶5得复合催化剂，溶于无水乙腈中分散。在圆底烧瓶中加入2ml丙烯酸，引发剂和80ml无水乙腈，加热蒸出40ml乙腈的时候停止加热，得100nm的PAA多孔纳米球。将制得的催化剂和PAA纳米球混合负载，然后以一定比例和PVB溶于二氯甲烷，进行静电纺丝，得多孔纤维膜。1∶5的复合催化剂在110℃能完全氧化甲醛，在常温下氧化甲醛的效率不高。
实施例2
1g KMnO4，0.4g(NH4)2C2O4·H2O和0.275g的Ce(NO3)3·6H2O加入锥形瓶中溶于130ml去离子水，制得1∶10的复合催化剂，溶于无水乙腈中分散。在圆底烧瓶中加入2ml丙烯酸，引发剂和80ml无水乙腈，加热蒸出40ml乙腈的时候停止加热，得100nm的PAA多孔纳米球。将制得的催化剂和PAA纳米球混合负载，然后以一定比例和PVB溶于二氯甲烷，进行静电纺丝，制得多孔纤维膜。1∶10的复合催化剂在100℃下完全氧化甲醛，且在常温下氧化甲醛的效率最高。
实施例3
1g KMnO4，0.4g(NH4)2C2O4·H2O和0.275g的Ce(NO3)3·6H2O加入锥形瓶中溶于130ml去离子水，制得1∶10的复合催化剂，溶于无水乙腈中分散。在圆底烧瓶中加入2ml丙烯酸，引发剂和80ml无水乙腈，加热蒸出40ml乙腈的时候停止加热，得100nm的PAA多孔纳米球。将制得的催化剂和PAA纳米球混合负载，然后以一定比例和PVB溶于二氯甲烷，制作成PVP和PAA比为5∶5的纺丝溶液，然后配置成质量分数为10％的纺丝液，发现纺丝两分钟出现针头堵塞。
实施例4
1g KMnO4，0.4g(NH4)2C2O4·H2O和0.275g的Ce(NO3)3·6H2O加入锥形瓶中溶于130ml去离子水，制得1∶10的复合催化剂，溶于无水乙腈中分散。在圆底烧瓶中加入2ml丙烯酸，引发剂和80ml无水乙腈，加热蒸出40ml乙腈的时候停止加热，得100nm的PAA多孔纳米球。将制得的催化剂和PAA纳米球负载，然后以一定比例和PVB溶于二氯甲烷，制作成PVP和PAA比为5∶5的纺丝溶液，然后配置成质量分数为7％的纺丝液，发现可以正常纺丝，且纺的丝很均匀。

Claims (4)

1.一种常温氧化甲醛的方法，采用静电纺丝膜负载铈改性二氧化锰催化剂，所述方法包括以下步骤：
1)在锥形瓶中将高锰酸钾、草酸铵、硝酸铈溶于去离子水中，然后在水浴中振荡处理，将沉淀离心并用去离子水洗涤多次，分散在无水乙腈中；
2)将铈改性二氧化锰催化剂、聚乙烯醇缩丁醛和PAA纳米球溶于无水乙腈，制成纺丝液。
3)将纺丝液进行静电纺丝，将制成的纤维膜放置水中，溶掉其中的PAA，得到多孔纤维膜。
2.根据权利要求1所述的一种常温氧化甲醛的方法，其特征在于所述的Ce/Mn比为1∶10的催化剂具有最好的催化活性，且在常温下也有很高的催化活性。
3.根据权利要求1所述的一种常温氧化甲醛的方法，其特征在于所述的静点纺丝制备的多孔纳米膜孔径在几十纳米到几百纳米不等。
4.根据权利要求1所述的一种常温氧化甲醛的方法，其特征在于所述的静电纺丝多孔纳米膜可以将催化剂较为充分的暴露在膜表面。
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