CN110743570A - 一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法及利用该催化剂分解甲醛的方法 - Google Patents
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Abstract
一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法及利用该催化剂分解甲醛的方法，属于贵金属离子负载、甲醛催化分解方法、复合金属催化剂、空气净化器技术领域。所述方法为：配置含有贵金属的水溶液，利用氢氧化钠调节溶液pH值为7.5～10，将具有多孔结构的基材浸泡在该溶液中2～4h，取出基材，在鼓风干燥箱中彻底干燥之后，在200℃煅烧1～8h，然后自然冷却至室温即可。本发明利用已经广泛使用的多孔泡沫镍作为载体，在碱性条件下制备了一种新型铂‑镍复合催化剂。与现有的载体制备的甲醛催化剂相比，该改性纤维膜负载铂/镍构成的复合催化剂具有质量轻、比表面积大、成本低廉、制备的复合催化剂催化效率高、持久耐用等优势。
Description
技术领域
本发明属于贵金属离子负载、甲醛催化分解方法、复合金属催化剂、空气净化器技术领域，具体涉及一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法及利用该催化剂分解甲醛的方法。
背景技术
甲醛是最常见的室内污染物之一，长时间吸入甲醛会给人体健康带来极大的损害。现有的甲醛净化方法主要有吸附法、光催化氧化法、催化燃烧法。然而，吸附法是一个物理过程，它无法使甲醛降解，当温度变化时，吸附的甲醛会发生脱附，引发二次污染问题；另外，光催化氧化法需要特定光源，光利用率较低，去除过程中会造成二次污染，且催化设备成本高昂，难以大规模推广应用。因此，目前比较常用的甲醛净化方法主要是催化燃烧法。
催化燃烧法去除甲醛可以将甲醛分解成水和二氧化碳，产物无二次污染；催化法去除甲醛的关键在于构建合适的催化剂。通常情况下，催化剂由活性组分和载体两个主要组成部分构成。贵金属是最为常用的甲醛催化活性组分，活性组分要负载于载体上，载体是整个催化剂的骨架，决定了催化剂特定的形状。载体赋予催化剂一定强度和耐热性，具有支撑和分散活性金属组分的作用。适当的处理载体还可以改善催化剂的一些物理性质从而影响催化剂的性能。合适载体的选择可以降低贵金属用量，提升催化剂性能，降低催化剂的成本。传统的甲醛催化氧化催化剂常用的载体包括二氧化钛、三氧化二铝、氧化锌、氧化镁、氧化硅、氧化锆以及过渡金属氧化物等，近年来一些特殊方法制备的载体也被科研工作者所研究，例如将载体制备成纳米棒、纳米微球或者纳米多孔材料等。
然而，以上所列举的载体都以纳米颗粒、粉末的形式存在，这样的催化剂在日常生活中容易造成粉尘污染；并且载体塑性烧结后质量较重、体积较大，不利于催化剂本身在实际生产中的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有催化剂粉末状载体在生产使用中容易造成污染且质量较重，体积庞大，难以广泛应用的问题，提供一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法及利用该催化剂分解甲醛的方法。
本发明利用富含多孔结构的泡沫镍作为催化剂的基底，在碱性条件下将贵金属离子附着在泡沫镍表面，经过高温煅烧，可以使表面贵金属还原为贵金属纳米颗粒。这种条件下获得的复合催化剂质量轻薄、透气性好，进一步降低了生产成本，并且可以安装在空气净化器、空调等常用设备中达到去除室内甲醛污染的目的。由于泡沫镍的体积小、质量轻，基于该催化剂制造的空气净化器可以极大程度上减小外观尺寸，能够更方便的应用于车载空气净化器中。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，所述方法为：
配置含有贵金属的水溶液，使贵金属离子浓度≥0.2mol/L，利用氢氧化钠调节溶液pH值为7.5～10，将具有多孔结构的基材浸泡在该溶液中2～4h，取出基材，在鼓风干燥箱中彻底干燥之后，自15-35℃升温至200℃煅烧1～8h，控制升温时间为1-8h，然后自然冷却至室温，即得到催化剂。
一种利用上述制备的催化剂分解甲醛的方法，所述方法为：
将载气通入甲醛溶液中，利用鼓泡法将甲醛鼓出，鼓出的甲醛混合气体通过液相进样管路进入气相管路，然后与空气混合，载气与空气的体积比为1：1～6，最后进入装有催化剂的固定床反应器中进行反应。
本发明相对于现有技术的有益效果为：与传统方法相比，本发明制备的新型载体具有质量轻薄、比表面积大、透气性好、催化剂负载量高等优点，用少量该载体负载活性金属制备的催化剂就可以在室温条件下高效快速的将甲醛分解成为水和二氧化碳，该过程操作简单，绿色环保，成本低，无二次污染。相比粉末状载体，新型改性纤维载体更大程度上消除污染，减少载体用量，并且获得的催化剂体积小，可以更好的应用于实际生产从而制备小型、轻型空气净化装置，减少甲醛对人体健康的危害。
本发明利用富含多孔结构的泡沫镍作为新型载体，负载贵金属作为催化剂。获得的复合催化剂能够使贵金属复合物与泡沫镍表面的氧化镍或氢氧化镍产生协同作用，极大程度上提升催化甲醛分解的效率，并且降低贵金属的使用量，节约了成本。负载铂/镍复合金属作为催化剂在室温条件下可以高效快速将甲醛分解为水和二氧化碳，无二次污染，安全环保。
本发明利用已经广泛使用的多孔泡沫镍作为载体，在碱性条件下制备了一种新型铂-镍复合催化剂。与现有的载体制备的甲醛催化剂相比，该改性纤维膜负载铂/镍构成的复合催化剂具有质量轻，透气性好，比表面积大、成本低廉、操作简单、制备的复合催化剂催化效率高、持久耐用、使用范围广等优势。
附图说明
图1为煅烧后含有贵金属铂的泡沫镍纤维膜的扫描电子显微镜图；
图2为煅烧后催化剂表面镍元素的能量色散X射线谱图；
图3为煅烧后催化剂表面贵金属铂元素的能量色散X射线谱图；
图4为催化剂的X-射线能谱扫描图；
图5为408小时内催化剂分解甲醛的分解效率图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，所述方法为：
配置含有贵金属的水溶液，使贵金属离子浓度≥0.2mol/L，利用氢氧化钠调节溶液pH值为7.5～10，将具有多孔结构的基材浸泡在该溶液中2～4h，取出基材，在鼓风干燥箱中彻底干燥之后，自15-35℃缓慢升温至200℃煅烧1～8h，控制升温时间为1-8h，然后自然冷却至室温，即得到催化剂。采用鼓风干燥比室温静置干燥节约时间，但干燥温度不能过高，原因在于高温下会导致离子迁移，使泡沫镍表面金属离子浓度不均一，影响催化剂活性。关于升温时间，在一定范围内，升温时间越缓慢，对贵金属还原越有利，越有可能提升催化剂的效率，但是超过一定时间后对催化效率没有显著影响。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，所述贵金属为金、铂、钯、钌、铑、银中的一种或几种的复合物。
具体实施方式三：具体实施方式一或二所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，所述含有贵金属的水溶液中的溶质为贵金属与过渡金属化合物的复合物。
所述贵金属与过渡金属化合物的复合物是贵金属和过渡金属化合物在灼烧时，由于贵金属吸附了空气中的氧，形成“氧桥”，与过渡金属化合物复合时，以“贵金属-氧-过渡金属化合物”形式作为催化剂，并非直接与过渡金属化合物复合，因为大部分过渡金属氧化物不溶于水。
具体实施方式四：具体实施方式三所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，所述过渡金属化合物为氯化锰、氯化镍、乙酸镍、氯化锌或氯化铁中的一种。
具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，将贵金属与过渡金属化合物复合的方法有：喷雾再烧灼或泡沫基材与金属混合后整体发泡。
喷雾再灼烧指的是将含有贵金属和过渡金属化合物的水溶液调整好pH值后混合均匀以喷雾的形式喷涂在基底泡沫镍的表面，喷涂的方式比浸泡的方式更节约时间，也能够使金属离子在泡沫镍纤维膜表面附着的更加均匀，但是工艺要求比较高，需要有超声混合-超声雾化-喷涂装置。泡沫基材与金属混合后整体发泡是指：在基底泡沫镍纤维膜加工成型之前，将贵金属以及过渡金属化合物加入到原材料中，混合均匀然后进行泡沫镍纤维膜的加工制作，得到的泡沫镍纤维膜本身即含有贵金属催化成分在内。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，所述基材为泡沫铝、泡沫镍纤维膜或三氧化二铝中的一种或几种的复合物。
具体实施方式七：具体实施方式一所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，所述干燥的温度≤35℃。
具体实施方式八：一种利用具体实施方式一至七任一具体实施方式制备的催化剂分解甲醛的方法，所述方法为：
将载气通入甲醛溶液中，利用鼓泡法将甲醛鼓出，鼓出的甲醛混合气体通过液相进样管路进入气相管路，然后与空气混合，载气与空气的体积比为1：1～6，最后进入装有催化剂的固定床反应器中进行反应。
在甲醛净化过程中，载气和空气一样是具有流动速度的，载气将甲醛从水溶液中鼓出之后不仅形成了甲醛混合气体，一定程度上稀释了甲醛，并且起到了承载，运输甲醛进入催化系统的功能。
具体实施方式九：具体实施方式八所述的利用催化剂分解甲醛的方法，所述载气为氮气或氩气。
具体实施方式十：具体实施方式八所述的利用催化剂分解甲醛的方法，所述甲醛溶液的浓度为0.01～3000mg/m3。
实施例1：
铂/镍复合金属制备催化剂
将具有多孔结构的泡沫镍纤维膜浸泡在含有铂离子(如氯铂酸、氯铂酸钠等)和镍离子(如硝酸镍、氯化镍、乙酸镍等)的水溶液中，利用氢氧化钠调节溶液pH值至碱性，纤维膜取出干燥之后200摄氏度煅烧获得复合催化剂。具体参数如下：铂离子溶液摩尔浓度：0.3-0.5摩尔/升；镍离子溶液摩尔浓度：0.3-10摩尔/升；最佳pH值：7.5-10；浸泡时间：2-4小时；浸泡温度：15-35摄氏度；煅烧时间及温度：煅烧催化剂，设置升温时间(室温升温至200摄氏度)1小时，200摄氏度保持3-5小时，冷却至室温即可。如图1所示，为煅烧后含有贵金属铂的泡沫镍纤维膜的扫描电子显微镜图；可以看到泡沫镍纤维膜表面的形貌。
实施例2：
将泡沫镍浸泡在含有0.3摩尔/升铂离子和含有0.6摩尔/升镍离子的水溶液中，用1摩尔/升的氢氧化钠调节溶液pH值至8。利用碱性条件使溶液中镍和铂离子形成絮状沉淀沉积在泡沫镍的表面。浸泡两小时后，泡沫镍与金属絮状物充分接触，取出30摄氏度干燥5小时，在马弗炉中升温至200摄氏度煅烧4小时，冷却至室温后取出催化剂复合物。取2克干燥的催化剂复合物在固定床反应器中进行分解甲醛的实验，甲醛含量为3毫克/升，空气流速30毫升/分钟，复合催化剂分解甲醛的效率达到99.8％。如图2和3所示，为煅烧后催化剂表面镍元素和贵金属铂元素的能量色散X射线谱图，可以看到，吸附镍、铂离子后还原的泡沫镍纤维膜表面均匀的附着大量镍、铂的纳米颗粒。如图5所示，为408小时内催化剂分解甲醛的分解效率。纤维膜进行甲醛分解测试，在稳定性测试中，在408小时内，复合型催化剂能够保持较高的甲醛催化活性，在室温下甲醛的转化率基本保持98％以上。这说明催化剂活性界面具有良好的催化稳定性。
实施例3：
分别配制含铂0.3摩尔/升的氯铂酸水溶液与含有镍3摩尔/升的硝酸镍水溶液，各取10毫升，混合均匀，加入1摩尔/升的氢氧化钠水溶液调节pH，使pH达到9，此时溶液中有大量黑色絮状沉淀，将直径为10厘米的泡沫镍纤维膜浸泡在该溶液中2小时，取出泡沫镍纤维膜，室温下彻底干燥后，缓慢升温至200℃，升温时间4小时，煅烧3小时，冷却至室温即可获得催化剂。如图4所示，为催化剂的X-射线能谱扫描图，可以看出复合催化剂表面所含有的大量铂镍复合金属。
实施例4：
甲醛催化氧化反应实验步骤：
S1：配制一定浓度的甲醛水溶液，溶液浓度为1-300毫克/升(1-300ppm)转移至自制的鼓泡器中，将鼓泡器放置于冰水浴保温箱中(活性测试期间保持冰水浴)；
S2：通入氮气(5-30毫升/分钟)作为载气，鼓泡带出甲醛混合气体，与稀释气空气(5-80毫升/分钟)混合后进入固定床反应器；在内径为7毫米的石英管内装填0.01-0.1克的催化剂，床层上下填充少量石英棉用以固定位置；
S3：取样过程中，先测定经过催化剂床层后的混合气中甲醛浓度C1，再测定床层前的混合气中甲醛浓度C0，根据甲醛的转化率来评价催化剂的活性，甲醛的转化率通过下面公式计算；
S4：甲醛浓度测定方法：甲醛浓度测定方法参照国家标准《公共场所空气中甲醛测定方法》GB/T18204.26-2000中的酚试剂分光光度法。原理：空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高价铁离子氧化生成蓝绿色化合物，根据颜色深浅比色定量。
Claims (10)
1.一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法为：
配置含有贵金属的水溶液，使贵金属离子浓度≥0.2mol/L，利用氢氧化钠调节溶液pH值为7.5～10，将具有多孔结构的基材浸泡在该溶液中2～4h，取出基材，在鼓风干燥箱中彻底干燥之后，自15-35℃升温至200℃煅烧1～8h，控制升温时间为1-8h，然后自然冷却至室温，即得到催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，其特征在于：所述贵金属为金、铂、钯、钌、铑、银中的一种或几种的复合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，其特征在于：所述含有贵金属的水溶液中的溶质为贵金属与过渡金属化合物的复合物。
4.根据权利要求3所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，其特征在于：所述过渡金属化合物为氯化锰、氯化镍、乙酸镍、氯化锌或氯化铁中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，其特征在于：将贵金属与过渡金属化合物复合的方法有：喷雾再烧灼或泡沫基材与金属混合后整体发泡。
6.根据权利要求1所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，其特征在于：所述基材为泡沫铝、泡沫镍纤维膜或三氧化二铝中的一种或几种的复合物。
7.根据权利要求1所述的一种含有多孔结构基材的催化剂的制备方法，其特征在于：所述干燥的温度≤35℃。
8.一种利用权利要求1～7任一权利要求制备的催化剂分解甲醛的方法，其特征在于：所述方法为：
将载气通入甲醛溶液中，利用鼓泡法将甲醛鼓出，鼓出的甲醛混合气体通过液相进样管路进入气相管路，然后与空气混合，载气与空气的体积比为1：1～6，最后进入装有催化剂的固定床反应器中进行反应。
9.根据权利要求8所述的利用催化剂分解甲醛的方法，其特征在于：所述载气为氮气或氩气。
10.根据权利要求8所述的利用催化剂分解甲醛的方法，其特征在于：所述甲醛溶液的浓度为0.01～3000mg/m3。
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|---|---|
| CN (1) | CN110743570A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111229253A (zh) * | 2020-03-14 | 2020-06-05 | 北京工业大学 | 一种具有电催化还原CO2为能源的纳米Cu-Au合金催化剂的制备方法 |
| CN112536044A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-03-23 | 苏州美吉科环保科技有限公司 | 利用复合催化剂进行空气污染处理的方法 |
| CN112588298A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-02 | 苏州美吉科环保科技有限公司 | 空气净化用复合催化剂及其制备方法与应用 |
| CN112588299A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-02 | 苏州美吉科环保科技有限公司 | 基于复合催化剂处理污染空气的方法 |
| CN112608134A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-06 | 南昌大学 | 一种多孔陶瓷球催化剂的制备方法及应用 |
| CN114196983A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-18 | 中南大学 | 一种金属氢氧化物复合电催化剂的制备方法及其产品 |
| CN115105968A (zh) * | 2021-03-22 | 2022-09-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种具有微纳结构的去甲醛多孔分离膜及其制备方法和应用 |
| CN116510748A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-08-01 | 潍坊学院 | 光催化还原二氧化碳制备甲酸用催化剂及制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080318769A1 (en) * | 2004-08-06 | 2008-12-25 | Hironori Wakamatsu | Catalyst and Method for Manufacturing Catalyst for Use in Exhaust Emission Control |
| CN104646029A (zh) * | 2015-02-24 | 2015-05-27 | 中山大学惠州研究院 | 一种用于甲醛净化的金属合金催化剂及其制备方法 |
| CN106362765A (zh) * | 2015-07-24 | 2017-02-01 | 苏州工业园区新国大研究院 | 甲醛室温氧化催化剂的制备方法及其制备的催化剂 |
| CN108187672A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-22 | 北京科技大学 | 一种基于超声波雾化技术制备的甲醛净化材料及制备方法 |
| CN109012164A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-12-18 | 广州华园科技有限公司 | 一种可常温分解甲醛的纳米纤维膜材料及其制备方法和应用 |
| CN109289867A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-02-01 | 中国矿业大学 | 一种低温净化甲醛的整体式催化剂及其制备方法 |
-
2019
- 2019-11-19 CN CN201911137298.XA patent/CN110743570A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080318769A1 (en) * | 2004-08-06 | 2008-12-25 | Hironori Wakamatsu | Catalyst and Method for Manufacturing Catalyst for Use in Exhaust Emission Control |
| CN104646029A (zh) * | 2015-02-24 | 2015-05-27 | 中山大学惠州研究院 | 一种用于甲醛净化的金属合金催化剂及其制备方法 |
| CN106362765A (zh) * | 2015-07-24 | 2017-02-01 | 苏州工业园区新国大研究院 | 甲醛室温氧化催化剂的制备方法及其制备的催化剂 |
| CN108187672A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-22 | 北京科技大学 | 一种基于超声波雾化技术制备的甲醛净化材料及制备方法 |
| CN109012164A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-12-18 | 广州华园科技有限公司 | 一种可常温分解甲醛的纳米纤维膜材料及其制备方法和应用 |
| CN109289867A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-02-01 | 中国矿业大学 | 一种低温净化甲醛的整体式催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张继光: "《催化剂制备过程技术》", 30 June 2004 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111229253A (zh) * | 2020-03-14 | 2020-06-05 | 北京工业大学 | 一种具有电催化还原CO2为能源的纳米Cu-Au合金催化剂的制备方法 |
| CN112608134A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-06 | 南昌大学 | 一种多孔陶瓷球催化剂的制备方法及应用 |
| CN112588298A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-02 | 苏州美吉科环保科技有限公司 | 空气净化用复合催化剂及其制备方法与应用 |
| CN112588299A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-02 | 苏州美吉科环保科技有限公司 | 基于复合催化剂处理污染空气的方法 |
| CN112536044A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-03-23 | 苏州美吉科环保科技有限公司 | 利用复合催化剂进行空气污染处理的方法 |
| CN115105968A (zh) * | 2021-03-22 | 2022-09-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种具有微纳结构的去甲醛多孔分离膜及其制备方法和应用 |
| CN115105968B (zh) * | 2021-03-22 | 2023-07-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种具有微纳结构的去甲醛多孔分离膜及其制备方法和应用 |
| CN114196983A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-18 | 中南大学 | 一种金属氢氧化物复合电催化剂的制备方法及其产品 |
| CN116510748A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-08-01 | 潍坊学院 | 光催化还原二氧化碳制备甲酸用催化剂及制备方法和应用 |
| CN116510748B (zh) * | 2023-07-04 | 2023-09-01 | 潍坊学院 | 光催化还原二氧化碳制备甲酸用催化剂及制备方法和应用 |
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