CN112517070A - 一种核壳结构的除醛催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核壳结构的除醛催化剂及其制备方法和应用。该除醛催化剂包括：核心基体和活性包覆层，该活性包覆层包覆在核心基体上，活性包覆层包括热熔胶和嵌设在热熔胶中的贵金属催化剂，且贵金属催化剂的部分表面裸露，贵金属催化剂包括多孔载体和负载在多孔载体上的贵金属。应用本发明的技术方案，提高了贵金属催化剂的分散性，有效减少贵金属催化剂直接堆叠成型导致的活性位点损失，使在除醛效果达标的情况下，大大降低了贵金属的使用量，有效降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及除醛材料技术领域，具体而言，涉及一种核壳结构的除醛催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
甲醛是主要的室内污染物，人长期生活在甲醛污染的室内空间，有健康风险。使用空气净化器可有效控制室内甲醛浓度。滤料是空气净化器的重要部件，而净化材料是滤网的核心。贵金属催化剂可实现甲醛在室温条件下完全分解，不产生异味或有害物质，可用作甲醛净化材料。
当前主要使用负载型贵催化剂，贵金属价格昂贵，为控制成本，贵金属用量较少，整体净化效率较低。贵金属催化剂的制备主要包括成形前负载和成形后负载两种形式。成形前负载，即先将催化剂负载到载体上，然后再成形，由于助剂的使用，物理阻隔或化学物覆盖作用导致活性位点损失较大，催化剂活性下降程度较大；成形后负载，即先将载体做成特定的形状后，再将催化剂负载到载体上，此工艺虽然避免了活性位点损失，但由于分散性不好，催化剂活性组分容易堆积，活性位点少，此外催化剂整体与污染空气的接触面积较小，净化效率低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种核壳结构的除醛催化剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中的负载型贵金属除醛效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种核壳结构的除醛催化剂，该除醛催化剂包括：核心基体；活性包覆层，活性包覆层包覆在核心基体上，活性包覆层包括热熔胶和嵌设在热熔胶中的贵金属催化剂，且贵金属催化剂的部分表面裸露，贵金属催化剂包括多孔载体和负载在多孔载体上的贵金属。
进一步地，上述热熔胶与贵金属催化剂的重量比为1:6～16，贵金属催化剂中贵金属的负载量为0.01～0.5％。
进一步地，上述贵金属包括铂、钯、金和银组成的组中的任意一种或多种。
进一步地，上述多孔载体包括多孔二氧化硅、多孔二氧化钛、分子筛、活性氧化铝和活性炭组成的组中的任意一种或多种。
进一步地，上述多孔载体的粒径为8～60目，优选为20～60目。
进一步地，上述核心基体选自玻璃、硅胶、塑料中的任意一种，优选核心基体的形状为球形、方形、柱形、锥形中的任意一种。
进一步地，上述核心基体的粒径为贵金属催化剂粒径的1.5～7倍，除醛催化剂的粒径为1.5～8mm。
进一步地，上述热熔胶的熔融温度大于120℃，优选为150～170℃，优选热熔胶为EVA树脂、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、SDS型粘结剂和聚乙烯醇组成的组中的任意一种或多种，优选SDS型粘结剂为SBS和SIS中的一种或两种。
根据本申请的另一方面，提供了上述任一种除醛催化剂的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，在核心基体的表面上设置熔融的热熔胶，优选热熔胶与核心基体的重量比为2～3:6～8；步骤S2，将贵金属催化剂嵌设在热熔胶中，且贵金属催化剂的部分表面裸露；步骤S3，冷却热熔胶，得到除醛催化剂。
进一步地，上述步骤S2包括：采用贵金属催化剂覆盖热熔胶，然后升高环境压力并保压以对贵金属催化剂进行加压，优选升高后的环境压力为0.12～0.3MPa，保压的时间为5～20min，优选贵金属催化剂与热熔胶的重量比为1:6～16。
进一步地，上述制备方法还包括对所得到的除醛催化剂进行筛分的过程。
进一步地，上述制备方法还包括制备贵金属催化剂的过程，制备贵金属催化剂的过程包括：对多孔载体材料进行第一干燥，然后将贵金属盐溶液和第一干燥后的多孔载体混合，得到浸渍后多孔载体，优选第一干燥的温度为100～150℃；对浸渍后多孔载体进行第二干燥，得到干燥后复合物，优选第二干燥的温度为60～90℃；将干燥后复合物和还原剂溶液进行混合还原处理，得到催化剂前体；对催化剂前体进行第三干燥得到贵金属催化剂，优选第三干燥的温度为60～100℃，优选贵金属盐溶液为铂盐溶液、钯盐溶液、金盐溶液和银盐溶液，优选铂盐溶液为氯铂酸水溶液或氯铂酸钾水溶液，优选贵金属盐溶液中贵金属的浓度为0.0001～0.003g/mL，优选贵金属与多孔载体的质量比为0.0001～0.005:1；优选还原剂溶液包括还原剂和助剂，还原剂选自硼氢化钠和硼氢化钾中的一种或两种，助剂选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、硝酸铵和氯化铵组成的组一种或多种。
进一步地，上述第一干燥、第二干燥和第三干燥均为真空干燥。
根据本发明的又一方面，提供了一种除醛模块，包括通气容器和除醛材料，该除醛材料为上述任一种除醛催化剂。
根据本发明的再一方面，提供了一种空气净化设备，包括滤网，该滤网上设置除醛材料，该除醛材料为权上述任一种除醛催化剂。
应用本发明的技术方案，将负载有贵金属的多孔载体(即贵金属催化剂)通过热熔胶固定在核心基体上，利用核心基体的使用有效减少了直接将贵金属催化剂成型时所使用的助剂对贵金属催化剂活性位点损失，且贵金属催化剂在核心基体上负载，提高了贵金属催化剂的分散性，有效减少贵金属催化剂直接堆叠成型导致的活性位点损失。由于热熔胶和贵金属催化剂通过点或较小的面的接触就可以形成牢固的结合，且各多孔载体之间的接触面积很小，因此采用上述核壳结构，可以使贵金属催化剂在空间上形成团聚的同时，各贵金属催化剂表面仅有很小的面积被覆盖，最大程度降低其表面活性位点的损失。并且，各个贵金属催化剂表面之间均有缝隙，可作为空气交换的通道，能够加速对空气中游离甲醛的捕获。此外，贵金属在多孔载体表面也有较高的分散性，避免了由于贵金属的团聚而造成部分贵金属无法参与反应的问题。由于本申请核壳结构的上述优势特点，使在除醛效果达标的情况下，大大降低了贵金属的使用量，有效降低了成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例制备所得的除醛催化剂的剖面结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、核心基体；20、活性包覆层；21、热熔胶；22、贵金属催化剂。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本申请背景技术中所描述的，现有技术中成形前负载的助剂使用会造成活性位点损失，成形后负载的分散性不好会造成活性位点减少，均会造成负载型贵金属除醛效率低的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种核壳结构的除醛催化剂及其制备方法和应用。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种核壳结构的除醛催化剂，如图1所示，该除醛催化剂包括：核心基体10和活性包覆层20；上述活性包覆层20包覆在核心基体10上，活性包覆层20包括热熔胶21和嵌设在热熔胶21中的贵金属催化剂22的部分表面裸露，贵金属催化剂22包括多孔载体和负载在多孔载体上的贵金属。
本申请的核壳结构，将负载有贵金属的多孔载体(即贵金属催化剂22)通过热熔胶21固定在核心基体10上，利用核心基体10的使用有效减少了直接将贵金属催化剂22成型时所使用的助剂对贵金属催化剂22活性位点损失，且贵金属催化剂22在核心基体10上负载，提高了贵金属催化剂22的分散性，有效减少贵金属催化剂22直接堆叠成型导致的活性位点损失。由于热熔胶21和贵金属催化剂22通过点或较小的面的接触就可以形成牢固的结合，且各多孔载体之间的接触面积很小，因此采用上述核壳结构，可以使贵金属催化剂22在空间上形成团聚的同时，各贵金属催化剂22表面仅有很小的面积被覆盖，最大程度降低其表面活性位点的损失。并且，各个贵金属催化剂22表面之间均有缝隙，可作为空气交换的通道，能够加速对空气中游离甲醛的捕获。此外，贵金属在多孔载体表面也有较高的分散性，避免了由于贵金属的团聚而造成部分贵金属无法参与反应的问题。并且，上述负载在多孔载体上的贵金属为纳米尺度的粒子，使得其分散性提高，表面积增大，进一步提升催化效果。由于本申请核壳结构的上述优势特点，使在除醛效果达标的情况下，大大降低了贵金属的使用量，有效降低了成本。
本申请上述热熔胶21主要是起到粘结核心基体10和贵金属催化剂22的作用，为了保证足够的粘结力进而保证除醛催化剂的强度，又避免过多的热熔胶21使用导致的热熔胶21浪费，因此优选上述热熔胶21与贵金属催化剂22的重量比为1:6～16，以在保证结构稳定的同时，有更多的活性位点发挥作用。采用本申请的核壳结构，贵金属在较小的用量下就可以达到较好的除醛效果，优选上述贵金属催化剂22中贵金属的负载量为0.01～0.5％。
本申请贵金属可以选自任何可以在除醛过程中起催化作用的贵金属，为了达到更好的除醛效果，优选上述贵金属包括铂、钯、金和银组成的组中的任意一种或多种。
本申请的多孔载体可以使用任何可以负载贵金属颗粒的多孔载体，为了进一步提升贵金属的分散性，避免团聚造成部分贵金属在反应中无法发挥作用，优选上述多孔载体包括二氧化硅、多孔二氧化钛、分子筛、活性氧化铝和活性炭组成的组中的任意一种或多种。通常多孔二氧化钛相较于分子筛和多孔二氧化硅，多孔二氧化钛的孔径尺寸更适合负载催化剂，甲醛可以在以多孔二氧化钛为载体的贵金属催化剂内部快速扩散，并且二氧化钛可以更好地与贵金属发生协同作用，从而使除醛效果有所提高。
在一种实施例中，优选上述多孔载体的粒径为8～60目，更优选为20～60目。采用上述粒径的多孔载体，比表面积较大，可以负载较多的贵金属。同时在制备过程中，可以与贵金属盐溶液充分接触，混合更均匀，反应速度更快。
如上所述，本申请核心基体10用作承载贵金属催化剂22，材料需要有一定的硬度和强度，且与热熔胶21之间有较好的粘合作用，优选核心基体10选自玻璃、硅胶、塑料中的任意一种，根据应用场景的不同，可以对核心基体10的形状做出改变，优选核心基体10的形状为球形、方形、柱形、锥形中的任意一种。
核心基体10的尺寸可根据实际应用进行选择，优选核心基体10的粒径为贵金属催化剂22粒径的1.5～7倍，除醛催化剂的粒径为1.5～8mm。核心基体10的粒径和醛催化剂的总粒径在上述范围内时，可以负载较多的贵金属催化剂22粒径，使其实现很好的团聚效果。如果核心基体10粒径过小，则可以负载的贵金属催化剂22较少，较大时，由于核心基体10体积占比过大，会导致催化剂团聚效果不明显。
在一种实施例中，上述热熔胶21的熔融温度大于120℃，熔融温度在该范围内的热熔胶，能在短时间内被加热到熔融状态，分散到基体上与催化剂颗粒接触后，能够快速冷却，在短时间内转变到凝固状态，实现对贵金属催化剂的快速牢固固定，提高了贵金属催化剂在核心基体表面分布的均匀性。熔融温度进一步优选为150～170℃，以避免过高的熔融温度下导致核心基体的物理或化学性能发生变化。优选热熔胶21为EVA树脂、聚酰胺、聚酯，聚氨酯、SDS型粘结剂和聚乙烯醇等组成的组中的任意一种或多种，优选SDS型粘结剂为SBS和SIS中的一种或两种。上述热熔胶21在熔融状态下，表面张力小，分散性好，更容易均匀分散在核心基体上。
在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了上述任一种除醛催化剂的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，在核心基体的表面上设置熔融的热熔胶，优选热熔胶与核心基体的重量比为2～3：6～8；步骤S2，将贵金属催化剂嵌设在热熔胶中，且贵金属催化剂的部分表面裸露；步骤S3，冷却热熔胶，得到除醛催化剂。
本申请利用热熔胶将贵金属催化剂与核心基体粘结形成核壳结构。由于热熔胶和贵金属催化剂通过点或较小的面的接触就可以形成牢固的结合，且各多孔载体之间的接触面积很小，因此采用上述核壳结构，可以使贵金属催化剂在空间上形成团聚的同时，各贵金属催化剂表面仅有很小的面积被覆盖，最大程度降低其表面活性位点的损失。并且，各个贵金属催化剂表面之间均有缝隙，可作为空气交换的通道，能够加速对空气中游离甲醛的捕获。本申请的制备方法简单，形成了具有以上核壳结构的除醛催化剂，使该催化剂除醛效果达标的情况下，大大降低了贵金属的使用量，有效降低了成本。上述制备方法简单，易于操作，因此便于工业化应用。
在一种优选的实施例中，上述步骤S2包括：采用贵金属催化剂覆盖热熔胶，然后升高环境压力并保压以对贵金属催化剂进行加压，优选升高后的环境压力为0.12～0.3MPa，保压的时间为5～20min，优选贵金属催化剂与热熔胶的重量比为1:6～16。通过上述的加压处理，贵金属催化剂与热熔胶之间的粘结力进一步提升，使贵金属催化剂不易从核心基体表面脱落，进而使整个结构的稳定性得到提升。
在热熔胶冷却后，会有部分贵金属催化剂没有负载在核心基体上或者团聚效果不足，优选制备方法还包括对所得到的除醛催化剂进行筛分的过程，以将其中没有负载在核心基体10上的贵金属催化剂筛分出来进行下一轮的负载。
用于本申请的贵金属催化剂可以采用现有技术中常用方法制备而成或者使用现有技术中商品化的贵金属催化剂，为了能够使贵金属催化剂中贵金属含量、粒径等于核心基体更好地匹配，本申请上述制备方法还包括制备贵金属催化剂的过程，该制备贵金属催化剂的过程包括：对多孔载体材料进行第一干燥，然后将贵金属盐溶液和第一干燥后的多孔载体混合，得到浸渍后多孔载体，优选第一干燥温度100～150℃；在对多孔载体材料进行的第一干燥是为了对多孔材料上吸附的杂质进行脱附处理，避免杂质干扰的同时，使后续贵金属盐的负载更易进行。对浸渍后多孔载体进行第二干燥，得到干燥后复合物，优选第二干燥的温度为℃；将干燥后复合物和还原剂溶液进行混合还原处理，得到催化剂前体；对催化剂前体进行第三干燥得到贵金属催化剂22，优选第三干燥的温度为60～100℃，优选贵金属盐溶液为铂盐溶液、钯盐溶液、金盐溶液和银盐溶液，优选铂盐溶液为氯铂酸水溶液或氯铂酸钾水溶液，优选贵金属盐溶液中贵金属的浓度为0.0001～0.003g/m L，优选贵金属与多孔载体的质量比为0.0001～0.005：1；优选还原剂溶液包括还原剂和助剂，还原剂选自硼氢化钠和硼氢化钾，助剂选自碳酸钾、碳酸铵、硝酸铵和氯化铵组成的组一种或多种。上述贵金属催化剂制备方法，利用多步负载，以增强贵金属盐在多孔载体表面的分散性，避免贵金属的团聚，使有效催化活性位点多，在使用较少贵金属盐的情况下，成品除醛催化剂即可以达到除醛标准。且本领域技术人员可以通过调整贵金属盐溶液的浓度、贵金属与多孔载体的质量比、混合处理方式、多孔载体来对所合成的贵金属催化剂的贵金属含量、粒径等进行调整。
在一种优选的实施例中，优选上述第一干燥、第二干燥和第三干燥均为真空干燥。使用真空等体积浸渍法，使多孔载体在真空环境下，所有孔道中吸附的物质被完全脱附。孔道完全开放的情况下，使贵金属盐溶液或还原剂溶液进入孔道中，使用的溶液体积等于或接近载体材料的孔体积。使用这种制备方法，载体材料对溶液的吸附量大，催化活性组分分散性好，活性位点多。真空干燥可以提高干燥效率，有助于载体材料中被吸附物质的脱附，并且避免发生氧化反应而导致催化剂的催化性能下降。
在本申请的又一种典型的实施方式中，提供了一种除醛模块，包括通气容器和除醛材料，该除醛材料为上述任一种除醛催化剂。
利用本申请的除醛材料，由于贵金属催化剂得到团聚并且有效位点损失较少，且除醛材料结构稳定，因此本申请的除醛模块除醛效果较好。
在本申请的再一种典型的实施方式中，提供了一种空气净化设备，包括滤网，滤网上设置除醛材料，该除醛材料为上述任一种除醛催化剂。
利用本申请的空气净化设备，由于贵金属催化剂得到团聚并且有效位点损失较少，且除醛材料结构稳定，因此本申请的空气净化设备除醛效果较好。
下面结合实施例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
1.选用40～60目的13X分子筛颗粒(孔体积0.4cm3/g、平均孔径大小0.9nm)作为催化剂载体材料，清洗后，在100℃条件下真空干燥。
2.配置铂浓度为0.0001g/mL的氯铂酸溶液。
3.量取50ml的氯铂酸溶液，然后加入30g13X分子筛，并充分搅拌。
4.然后将上述样品转入60℃烘箱真空干燥0.5h。
5.配置浓度为0.0005g/ml的硼氢化钠溶液，并在50ml的硼氢化钠溶液中加入0.03g碳酸氢钠，配置还原剂溶液。
6.将50ml的还原剂溶液，加入到上述第4步骤得到的样品中，反应1小时后，对所得样品进行过滤、60℃烘箱真空干燥0.5h处理，得到贵金属催化剂。
7.选用10g粒径尺寸为1mm的硅胶小球作为核心基体，选用5g熔融温度为170℃的聚氨酯热熔胶。待热熔胶熔化后，在硅胶小球表面涂布一层热熔胶。在热熔胶凝固前，将其用贵金属催化剂颗粒覆盖，然后装入容器中，在施加0.2MPa的压力，维持10分钟。待热熔胶完全冷却后，筛选出团聚颗粒，得到如图1所示的除醛催化剂，该除醛催化剂粒径为1.5～1.7mm。
实施例2
1.选用20～30目的氧化铝小球(孔体积0.5cm3/g、平均孔径15nm)作为催化剂载体材料，在150℃条件下真空干燥。氧化铝的平均孔径为20nm。
2.配置铂含量为0.0005g/ml的氯铂酸钾溶液；
3.量取60ml的氯铂酸钾溶液，然后加入40g氧化铝小球，充分搅拌均匀；
4.将上述样品转入烘箱，在90℃条件下真空干燥0.5h；
5.配置0.0025g/ml的硼氢化钠溶液，在60ml的硼氢化钾溶液中加入0.15g碳酸氢钠，配置还原剂溶液；
6.将60ml的还原剂溶液，加入上述第4点的样品中，充分反应1小时后，对所得样品进行过滤、80℃条件下真空干燥0.5h处理，得到贵金属催化剂。
7.选用10g粒径尺寸为1mm的硅胶小球作为核心基体，选用5g熔融温度为170℃的聚氨酯热熔胶。待热熔胶熔化后，在硅胶小球表面涂布一层热熔胶。在热熔胶凝固前，将其用以氧化铝为载体的贵金属催化剂颗粒覆盖，然后装入容器中，施加0.2MPa的压力，维持10分钟。待热熔胶完全冷却后，筛选出团聚颗粒，得到本申请的除醛催化剂。该除醛催化剂粒径为2～2.5mm。
实施例3
1.选用20～30目的球形活性炭颗粒(孔体积0.46cm3/g、平均孔径2.1nm)作为催化剂载体材料，清洗后，在100℃条件下真空烘干。
2.配置氯铂酸浓度为0.0002g/ml和硝酸银浓度为0.002g/ml的混合溶液。
3.量取50ml混合溶液，然后加入35g球形活性炭，并充分搅拌。
4.然后将上述样品转入70℃烘箱真空干燥0.5h。
5.配置浓度为0.01g/ml的硼氢化钠溶液，在50ml硼氢化钠溶液中加入0.4g碳酸铵，配置还原剂溶液。
6.将50ml的还原剂溶液，加入到上述第4步骤得到的样品中，反应1小时后，对所得样品进行过滤、100℃烘箱真空干燥0.5h处理，得到贵金属催化剂。
7.选用10g粒径尺寸为4mm的玻璃小球作为核心基体，选用5g熔融温度为170℃的聚氨酯热熔胶。待热熔胶熔化后，在硅胶小球表面涂布一层热熔胶。在热熔胶凝固前，将其用贵金属催化剂颗粒覆盖，然后装入容器中，施加0.3MPa的压力，维持10分钟。待热熔胶完全冷却后，筛选出团聚颗粒，得到如图1所示的除醛催化剂，该除醛催化剂粒径为5.5～6.7mm。
实施例4
与实施例1的区别在于，配置钯含量为0.0001g/ml的硝酸钯溶液。
实施例5
与实施例1的区别在于，配置银含量为0.0001g/ml的硝酸银溶液。
实施例6
与实施例1的区别在于，配置金含量为0.0001g/ml的金氯酸溶液。
实施例7
与实施例1的区别在于，选用40～60目的多孔二氧化钛颗粒(孔体积0.34cm3/g，孔径6～10nm)作为催化剂载体材料。
实施例8
与实施例1的区别在于，选用40～60目的多孔二氧化硅颗粒(孔体积0.96cm3/g、孔径3～5nm)作为催化剂载体材料。
实施例9
与实施例3的区别在于，球形活性炭颗粒的粒径为8～25目。
实施例10
与实施例1的区别在于，选用熔融温度为120℃的EVA树酯。
实施例11
与实施例1的区别在于，选用融融温度为150℃的SBS。
实施例12
与实施例1的区别在于，选用熔融温度为230℃的聚乙烯醇，由于熔融温度太高，造成硅胶小球的轻微形变，影响了贵金属催化剂的分布。
实施例13
与实施例2的区别在于，聚氨酯热熔胶的质量为2.5g。
实施例14
与实施例1的区别在于，施加0.12MPa的压力，维持20min。
实施例15
与实施例1的区别在于，施加0.3MPa的压力，维持5min。
测试结果分析
采用在线动态检测系统对上述实施例得到除醛催化剂的进行甲醛去除效率评价。
甲醛去除率(η)计算公式：η(％)＝(1-Ct/C0)×100％，其中，C0和Ct分别表示HCHO的起始浓度(ppm)和出气口HCHO的浓度。测试甲醛测试初始浓度为100ppm，测试空速100000h-1，表1给出了甲醛去除率。
负载量的测定：使用HNO3和HClO4溶解催化剂后，使用原子吸收光谱测定溶液中的金属含量，进而计算催化剂上贵金属的负载量。
上述测试结果如表1所示。
表1
除醛效果会受到多孔载体材料、孔径大小、孔数量，贵金属的材料、负载量，热熔胶的材料、用量，除醛催化剂的粒径和多孔载体与贵金属的协同作用等多个因素的影响，从上述实施例数据的对比可以看出：
对比实施例1和实施例2可以看出，虽然实施例1除醛催化剂的贵金属负载量不如实施例2的，但是由于实施例2的除醛催化剂粒径更大，表观面积降低，且氧化铝载体不仅与贵金属的协同作用较差，而且孔数量较少(在平均孔径大小远大于13X分子筛颗粒的情况下，孔体积差别很小)，因此实施例2的除醛催化剂的催化效果较差。
从实施例1、7和8的对比可以看出，多孔二氧化钛颗粒作为多孔载体时的除醛效果要优于13X分子筛颗粒，更优于多孔二氧化硅颗粒。
从实施例1、10、11和12的对比可以看出，4种热熔胶选择熔融温度为120℃的EVA树酯时较选择其它三种热熔胶时，除醛效果较差。
从实施例1和13的对比中可以看出，热熔胶的量从4g降低到2.5g时会降低除醛效果。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请的核壳结构，将负载有贵金属的多孔载体(即贵金属催化剂)通过热熔胶固定在核心基体上，利用核心基体的使用有效减少了直接将贵金属催化剂成型时所使用的助剂对贵金属催化剂活性位点损失，且贵金属催化剂在核心基体上负载，提高了贵金属催化剂的分散性，有效减少贵金属催化剂直接堆叠成型导致的活性位点损失。由于热熔胶和贵金属催化剂通过点或较小的面的接触就可以形成牢固的结合，且各多孔载体之间的接触面积很小，因此采用上述核壳结构，可以使贵金属催化剂在空间上形成团聚的同时，各贵金属催化剂表面仅有很小的面积被覆盖，最大程度降低其表面活性位点的损失。并且，各个贵金属催化剂表面之间均有缝隙，可作为空气交换的通道，能够加速对空气中游离甲醛的捕获。此外，贵金属在多孔载体表面也有较高的分散性，避免了由于贵金属的团聚而造成部分贵金属无法参与反应的问题。由于本申请核壳结构的上述优势特点，使在除醛效果达标的情况下，大大降低了贵金属的使用量，有效降低了成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种核壳结构的除醛催化剂，其特征在于，所述除醛催化剂包括：
核心基体(10)；
活性包覆层(20)，所述活性包覆层(20)包覆在所述核心基体(10)上，所述活性包覆层(20)包括热熔胶(21)和嵌设在热熔胶(21)中的贵金属催化剂(22)，且所述贵金属催化剂(22)的部分表面裸露，所述贵金属催化剂(22)包括多孔载体和负载在所述多孔载体上的贵金属。
2.根据权利要求1所述的除醛催化剂，其特征在于，所述热熔胶(21)与所述贵金属催化剂(22)的重量比为1:6～16，所述贵金属催化剂(22)中贵金属的负载量为0.01～0.5％。
3.根据权利要求1所述的除醛催化剂，其特征在于，所述贵金属包括铂、钯、金和银组成的组中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的除醛催化剂，其特征在于，所述多孔载体包括多孔二氧化硅、多孔二氧化钛、分子筛、活性氧化铝和活性炭组成的组中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的除醛催化剂，其特征在于，所述多孔载体的粒径为8～60目，优选为20～60目。
6.根据权利要求1所述的除醛催化剂，其特征在于，所述核心基体(10)选自玻璃、硅胶、塑料中的任意一种，优选所述核心基体(10)的形状为球形、方形、柱形、锥形中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的除醛催化剂，其特征在于，所述核心基体(10)的粒径为所述贵金属催化剂(22)粒径的1.5～7倍，所述除醛催化剂的粒径为1.5～8mm。
8.根据权利要求1所述的除醛催化剂，其特征在于，所述热熔胶(21)的熔融温度大于120℃，优选为150～170℃，优选所述热熔胶(21)为EVA树脂、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、SDS型粘结剂和聚乙烯醇组成的组中的任意一种或多种，优选SDS型粘结剂为SBS和SIS中的一种或两种。
9.权利要求1至8中任一项所述的除醛催化剂的制备方法，所述制备方法包括：
步骤S1，在核心基体的表面上设置熔融的热熔胶，优选所述热熔胶与所述核心基体(10)的重量比为2～3:6～8；
步骤S2，将贵金属催化剂嵌设在所述热熔胶中，且所述贵金属催化剂的部分表面裸露；
步骤S3，冷却所述热熔胶，得到所述除醛催化剂。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
采用所述贵金属催化剂覆盖所述热熔胶，然后升高环境压力并保压以对所述贵金属催化剂进行加压，优选升高后的所述环境压力为0.12～0.3MPa，所述保压的时间为5～20min，优选所述贵金属催化剂与所述热熔胶的重量比为1:6～16。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对所得到的除醛催化剂进行筛分的过程。
12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备所述贵金属催化剂的过程，所述制备贵金属催化剂的过程包括：
对多孔载体材料进行第一干燥，然后将贵金属盐溶液和第一干燥后的多孔载体混合，得到浸渍后多孔载体，优选第一干燥的温度为100～150℃；
对所述浸渍后多孔载体进行第二干燥，得到干燥后复合物，优选第二干燥的温度为60～90℃；
将所述干燥后复合物和还原剂溶液进行混合还原处理，得到催化剂前体；
对所述催化剂前体进行第三干燥得到所述贵金属催化剂，优选第三干燥的温度为60～100℃，
优选所述贵金属盐溶液为铂盐溶液、钯盐溶液、金盐溶液和银盐溶液，优选所述铂盐溶液为氯铂酸水溶液或氯铂酸钾水溶液，优选所述贵金属盐溶液中贵金属的浓度为0.0001～0.003g/mL，优选所述贵金属与所述多孔载体的质量比为0.0001～0.005:1；
优选所述还原剂溶液包括还原剂和助剂，所述还原剂选自硼氢化钠和硼氢化钾中的一种或两种，所述助剂选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、硝酸铵和氯化铵组成的组一种或多种。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述第一干燥、所述第二干燥和所述第三干燥均为真空干燥。
14.一种除醛模块，包括通气容器和除醛材料，其特征在于，所述除醛材料为权利要求1至8中任一项所述的除醛催化剂。
15.一种空气净化设备，包括滤网，所述滤网上设置除醛材料，其特征在于，所述除醛材料为权利要求1至8中任一项所述的除醛催化剂。
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