CN114797888A - 一种室内除甲醛的空气净化剂及其制备方法 - Google Patents

一种室内除甲醛的空气净化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种室内除甲醛的空气净化剂及其制备方法，所述的空气净化剂包括以下重量份的原料：10～15份重质碳酸钙、10～20份电气石粉、10～15份硅藻土粉、15～25份过渡金属基催化剂。本发明将锰元素掺入钴基金属有机框架化合物结构中，煅烧处理得到过渡金属基催化剂，显著提高了甲醛的去除率和二氧化碳的转化率；进一步在煅烧过程中加入一定量的甘氨酸，改善了煅烧材料的形貌，使得过渡金属基催化剂不仅有较为粗糙的表面且有较好的菱形十二面体结构，还提高了催化剂的稳定性。

Description

一种室内除甲醛的空气净化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于过渡金属复合催化剂技术领域，具体涉及一种室内除甲醛的空气净化剂及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们越来越倾向于使用多种类且大量的装饰材料、家具和家居用品布置房屋，以此营造和谐温暖富有美感的居家氛围。而释放甲醛的最主要物件正是被人们大量使用的装演材料和家居饰品。甲醛在大气压下是具有强烈刺激性气味的无色气体，对人类健康有严重影响，并且会导致多种症状，如水肿、刺激眼睛、头痛、过敏性皮炎等。吸入高浓度的甲醛可诱导支气管炎引发哮喘，甲醛分子可以与氨基酸基团结合引发细胞突变。现代人每天长达80％的时间是在室内度过的，长期暴露在恶劣的室内空气环境中对人体健康所造成的潜在危害更是无法估量。因此，有效去除甲醛，改善室内环境对人类健康十分重要。
吸附、化学反应、催化降解、热催化氧化、等离子技术和生物降解等方法已经被用来清除室内的甲醛。在诸多的方法中利用催化降解，在室温下将甲醛分解转化为二氧化碳和水，因为催化剂的可回收、不需要额外的设备和额外的附加条件，被认为是最有效、环保的方法。对于催化降解除去甲醛最重要的是构建性能高效的催化剂。此外，根据实际生活使用的需要，制备带有高效催化剂的室内除甲醛的空气净化剂，具有很大的应用前景。
CN 109336512 A公开了一种具有环保净化功能的纳米金属有机框架壁材及其制备方法，材料本身环保无污染、对人体无毒害作用；含有改性金属有机框架化合物和泡沸石以及硅藻土，能有效吸收空气中的有毒有害物质、净化空气；含有纳米氧化锌和纳米银，可以将改性锌基有机框架化合物、泡沸石和硅藻土吸附的甲醛气体，在自然光下分解成水和二氧化碳，能有效解决壁材甲醛吸附饱和的问题；另外含有纳米电气石粉，为天然矿物质材料，具有释放负氧离子的功能，可以增加室内环境负氧离子含量，改善室内空气，提高家居环境的舒适性，并且该纳米金属有机框架壁材还具有防火阻燃效果，可以耐350度高温灼烧。这种方法虽集合光催化降解、吸附催化、负离子等多种作用，但制备方法复杂，配方成分多、成本高；基于光催化降解的限制，在缺少光照的条件下，该催化剂可能将甲醛转化成毒性不弱于甲醛的物质，造成二次污染。
CN 111013271 A公开了一种纳米纤维负载金属有机框架空气净化材料及其制备方法。利用静电纺丝方法制备了PS/Co(AC)2纳米纤维膜，通过浸泡法，将Co2+配位浸泡液中的2-甲基咪唑配体，使MOF材料原位生长在纳米纤维上，ZIF-67@PS纳米纤维直径为500-700nm。这种材料能够在结构上兼具二者的优点，具有较高的比表面积、大的孔隙率。这种聚苯乙烯纳米纤维负载金属有机框架材料不仅具有良好的过滤性能，同时还兼具气体吸附性能，可对甲醛等可挥发有机物进行吸附。这种方法虽然对浓度较高的甲醛有较好的降解率，但缺少对于转化产物的具体评价；此外，基于静电纺丝的工艺的限制，用该方法制备的空气净化材料的应用面有限。
因此，制备在室温环境下、无需光照处理，对甲醛有较好的催化转化能力的室内除甲醛的空气净化剂是很有必要的。
发明内容
有鉴于现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种室内除甲醛的空气净化剂及其制备方法，所述的空气净化剂制备方法简单，在室温下能有效的将甲醛转化为二氧化碳和水，循环使用效果好、有效作用时间长，应用面广。
为了实现上述目的，本发明提供了一种室温去除甲醛的空气净化剂，包括以下重量份的原料：10～15份重质碳酸钙、10～20份电气石粉、10～15份硅藻土粉、15～25份过渡金属基催化剂。
优选的，所述的重质碳酸钙、电气石粉、硅藻土的目数各自独立为300～1500目。
所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：将钴盐甲醇溶液与2-甲基咪唑甲醇溶液混合，在20～30℃下搅拌反应4～6h，随后静置陈化24～36h；过滤收集得到沉淀，洗涤、烘干，得到钴基金属有机框架化合物；将钴基金属有机框架化合物在无氧环境下热解，冷却、洗涤、烘干，得到过渡金属基催化剂。
进一步优选的，所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：将钴盐、锰盐与甲醇混合，搅拌形成溶液A；将2-甲基咪唑与甲醇混合，搅拌形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，在20～30℃下搅拌反应4～6h，随后静置陈化24～36h；过滤收集得到沉淀，洗涤、烘干，得到掺锰的钴基金属有机框架化合物；将掺锰的钴基金属有机框架化合物置于在无氧的条件下热解；冷却、洗涤、烘干，得到过渡金属基催化剂。
优选的，所述钴盐为六水合硝酸钴、六水合氯化钴、四水合乙酸钴中的一种；所述锰盐为六水合硝酸锰、四水合氯化锰、四水合乙酸锰中的一种。
优选的，所述热解为从20～30℃下以2～5℃/min升温速率升温至600～800℃，保温2～5h。
优选的另一技术方案，所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：
(1)在20～30℃下，将0.5～1重量份六水合硝酸钴与80～100重量份甲醇混合，搅拌形成溶液A；将0.5～0.8重量份2-甲基咪唑与80～100重量份甲醇混合，搅拌形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，搅拌反应4～6h，随后静置陈化24～36h；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在60～80℃烘干，得到钴基金属有机框架化合物；
(2)在20～30℃下，将2～5重量份步骤(1)所得的钴基金属有机框架化合物置于氮气氛围，以2～5℃/min升温速率升温至600～800℃，保温2～5h；自然冷却至20～30℃，将固体粉末用水和乙醇各洗涤三次，在60～80℃烘干，得到过渡金属基催化剂。
发明人在进行了大量的实验，制备了不同种的催化剂，分析了催化剂对甲醛分子的作用后，发现在不使用贵金属的前提下，过渡金属氧化物和过渡金属基有机金属框架化合物对于室温降解去除甲醛有较好的效果。甲醛的降解实质上是被氧气氧化的过程，环境中的氧分子首先被吸附在催化剂上用于后续催化转化反应。然而，物理吸附的氧物种(如催化剂表面吸附的羟基)需要大量的能量来实现氧的活化和解离。在室温下，很难获得足够的能量来完成降解反应，这使得金属氧化物需要较高的温度才能对甲醛有较好的降解能力。与物理吸附氧相比，化学吸附氧物质产生活性氧物种所需的能量更少，提高催化剂的化学吸附氧物种的含量是有效增强催化剂在室温下的催化活性的有效方式。因此，具有规则开放的孔结构、大比表面积，丰富的含氧基团、高分散性暴露的金属活性位点的金属有机框架化合物在催化甲醛的应用方面有更大的潜力。值得注意的是，催化性能不仅取决于催化剂的组成，还取决于催化剂的结构和形态。发明人发现将钴基有机框架化合物置于惰性气体中煅烧能形成低价钴/碳复合材料，相对于钴基有机框架化合物对甲醛有更高的催化降解性能。此外，将钴基有机框架化合物的制备过程中掺入锰元素，可以替代部分钴元素，增大相邻的钴元素的距离；在后续的煅烧中能保护材料的结构，提高催化材料的稳定性。然而，煅烧金属有机框架化合物制备金属/碳复合材料所需的温度高达800℃，本发明进一步在煅烧金属有机框架化合物时加入一定质量的甘氨酸，不仅降低了所需的温度，还提高了金属/碳复合材料的催化性能。
进一步优选的，所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：
(1)在20～30℃下，将0.5～1重量份六水合硝酸钴、0.1～0.2重量份四水合乙酸锰与80～100重量份甲醇混合，搅拌形成溶液A；将0.5～0.8重量份2-甲基咪唑与80～100重量份甲醇混合，搅拌形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，搅拌反应4～6h，随后静置陈化24～36h；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在60～80℃烘干，得到掺锰的钴基金属有机框架化合物；
(2)在20～30℃下，将2～5重量份步骤(1)所得的掺锰的钴基金属有机框架化合物置于氮气氛围，以2～5℃/min升温速率升温至600～800℃，保温2～5h；自然冷却至20～30℃，将固体粉末用水和乙醇各洗涤三次，在60～80℃烘干，得到过渡金属基催化剂。
最优选的，所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：
(1)在20～30℃下，将0.5～1重量份六水合硝酸钴、0.1～0.2重量份四水合乙酸锰与80～100重量份甲醇混合，搅拌形成溶液A；将0.5～0.8重量份2-甲基咪唑与80～100重量份甲醇混合，搅拌形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，搅拌反应4～6h，随后静置陈化；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在60～80℃烘干，得到掺锰的钴基金属有机框架化合物；
(2)在20～30℃下，将2～5重量份步骤(1)所得的掺锰的钴基金属有机框架化合物与0.2～0.5重量份甘氨酸混合后，置于氮气氛围，以2～5℃/min升温速率升温至600～800℃，保温2～5h；自然冷却至20～30℃，将固体粉末用水和乙醇各洗涤三次，在60～80℃烘干，得到过渡金属基催化剂。
优选的，步骤(1)中所述的搅拌速率均为300～500r/min。
所述的陈化时间为24～36h。
本发明还提供了上述室内除甲醛的空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1按配方称取原料；
S2将步骤S1中的各原料混合，加入羧甲基纤维素钠、水，搅拌后制粒，得到室内除甲醛的空气净化剂。
优选的，步骤S2中所述的羧甲基纤维素钠的质量为原料总质量的0.5～1％；所述的水的质量为原料总质量的2～5％。
本发明的有益效果：
(1)本发明将锰元素掺入钴基金属有机框架化合物结构中，煅烧处理得到复合催化剂，显著提高了甲醛的去除率和二氧化碳的转化率；进一步在煅烧过程中加入一定量的甘氨酸，改善了煅烧材料的形貌，使得过渡金属基催化剂不仅有较为粗糙的表面且有较好的菱形十二面体结构，还提高了催化剂的稳定性。
(2)本发明制备的室内除甲醛的空气净化剂不仅对浓度较高的甲醛有较好的除去能力，对低浓度的甲醛也很敏感；同时，在20～80％相对湿度环境中对甲醛的降解能力保持良好。
附图说明
图1A～D分别为对比例1、实施例1、实施例3、实施例4制备的过渡金属基催化剂的扫描电镜形貌图。
图2为实施例3和实施例4在相对湿度20～80％环境中，对250ppm甲醛的去除率变化图。
具体实施方式
重质碳酸钙，购于河北岩亨矿产品贸易有限公司。
电气石粉，购于河北捷贵矿产品有限公司。
硅藻土粉，购于灵寿县百胜矿产品加工厂。
其余未提及原料均为常用原料，级别为工业级或工业级以上。
实施例1
一种室内除甲醛的空气净化剂的制备方法：
S1称取1.5kg 400目重质碳酸钙、2kg 1250目电气石粉、1.5kg325目硅藻土粉、2kg过渡金属基催化剂；
S2将步骤S1中的各原料混合，加入0.035kg羧甲基纤维素钠、0.35kg水，以80r/min搅拌10min，制粒成直径为5mm的球状，得到室内除甲醛的空气净化剂。
步骤S1中所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：
(1)在25℃下，将0.6kg六水合硝酸钴与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液A；将0.6kg 2-甲基咪唑与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，以搅拌速率500r/min搅拌反应5h，随后静置陈化24h；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在70℃干燥8h，得到钴基金属有机框架化合物；
(2)在25℃下，将2kg步骤(1)所得的钴基金属有机框架化合物置于氮气氛围，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h；自然冷却至25℃，将固体粉末用水和乙醇各洗涤三次，在60～80℃烘干，得到过渡金属基催化剂。
对比例1
一种室内除甲醛的空气净化剂的制备方法：
S1称取1.5kg 400目重质碳酸钙、2kg 1250目电气石粉、1.5kg325目硅藻土粉、2kg过渡金属基催化剂；
S2将步骤S1中的各原料混合，加入0.035kg羧甲基纤维素钠、0.35kg水，以80r/min搅拌10min，制粒成直径为5mm的球状，得到室内除甲醛的空气净化剂。
步骤S1中所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：在25℃下，将0.6kg六水合硝酸钴与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液A；将0.6kg 2-甲基咪唑与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，以搅拌速率500r/min搅拌反应5h，随后静置陈化24h；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在70℃干燥8h，得到过渡金属基催化剂。
实施例2
一种室内除甲醛的空气净化剂的制备方法：
S1称取1.5kg 400目重质碳酸钙、2kg 1250目电气石粉、1.5kg325目硅藻土粉、2kg过渡金属基催化剂；
S2将步骤S1中的各原料混合，加入0.035kg羧甲基纤维素钠、0.35kg水，以80r/min搅拌10min，制粒成直径为5mm的球状，得到室内除甲醛的空气净化剂。
步骤S1中所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：
(1)在25℃下，将0.5kg六水合硝酸钴、0.1kg四水合乙酸锰与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液A；将0.6kg2-甲基咪唑与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，搅拌反应5h，随后静置陈化24h；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在70℃干燥8h，得到掺锰的钴基金属有机框架化合物；
(2)在25℃下，将2kg步骤(1)所得的掺锰的钴基金属有机框架化合物置于氮气氛围，以5℃/min升温速率升温至650℃，保温2h；自然冷却至25℃，将固体粉末用水和乙醇各洗涤三次，在80℃干燥6h，得到过渡金属基催化剂。
实施例3
一种室内除甲醛的空气净化剂的制备方法：
S1称取1.5kg 400目重质碳酸钙、2kg 1250目电气石粉、1.5kg325目硅藻土粉、2kg过渡金属基催化剂；
S2将步骤S1中的各原料混合，加入0.035kg羧甲基纤维素钠、0.35kg水，以80r/min搅拌10min，制粒成直径为5mm的球状，得到室内除甲醛的空气净化剂。
步骤S1中所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：
(1)在25℃下，将0.5kg六水合硝酸钴、0.1kg四水合乙酸锰与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液A；将0.6kg2-甲基咪唑与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，搅拌反应5h，随后静置陈化2h；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在70℃干燥8h，得到掺锰的钴基金属有机框架化合物；
(2)在25℃下，将2kg步骤(1)所得的掺锰的钴基金属有机框架化合物置于氮气氛围，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h；自然冷却至25℃，将固体粉末用水和乙醇各洗涤三次，在80℃干燥6h，得到过渡金属基催化剂。
实施例4
一种室内除甲醛的空气净化剂的制备方法：
S1称取1.5kg 400目重质碳酸钙、2kg 1250目电气石粉、1.5kg325目硅藻土粉、2kg过渡金属基催化剂；
S2将步骤S1中的各原料混合，加入0.035kg羧甲基纤维素钠、0.35kg水，以80r/min搅拌10min，制粒成直径为5mm的球状，得到室内除甲醛的空气净化剂。
步骤S1中所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：
(1)在25℃下，将0.5kg六水合硝酸钴、0.1kg四水合乙酸锰与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液A；将0.6kg2-甲基咪唑与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，搅拌反应5h，随后陈化2h；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在70℃干燥8h，得到掺锰的钴基金属有机框架化合物；
(2)在25℃下，将2kg步骤(1)所得的掺锰的钴基金属有机框架化合物与0.2kg甘氨酸混合后，置于氮气氛围，以5℃/min升温速率升温至650℃，保温2h；自然冷却至25℃，将固体粉末用水和乙醇各洗涤三次，在80℃干燥6h，得到过渡金属基催化剂。
对比例2
一种室内除甲醛的空气净化剂的制备方法：
S1称取1.5kg 400目重质碳酸钙、2kg 1250目电气石粉、1.5kg325目硅藻土粉、2kg过渡金属基催化剂；
S2将步骤S1中的各原料混合，加入0.035kg羧甲基纤维素钠、0.35kg水，以80r/min搅拌10min，制粒成直径为5mm的球状，得到室内除甲醛的空气净化剂。
步骤S1中所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：
(1)在25℃下，将0.6kg六水合硝酸钴与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液A；将0.6kg 2-甲基咪唑与100kg甲醇混合，以搅拌速率500r/min搅拌5min形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，搅拌反应5h，随后静置陈化2h；过滤收集得到沉淀，用甲醇洗涤三次，在70℃干燥8h，得到掺锰的钴基金属有机框架化合物；
(2)在25℃下，将2kg步骤(1)所得的钴基金属有机框架化合物与0.2kg甘氨酸混合后，置于氮气氛围，以5℃/min升温速率升温至650℃，保温2h；自然冷却至25℃，将固体粉末用水和乙醇各洗涤三次，在80℃干燥6h，得到过渡金属基催化剂。
测试例1
催化性能不仅取决于催化剂的组成，还取决于催化剂的结构和形态。用扫描电子显微镜表征了对比例1、实施例1、实施例3、实施例4的过渡金属基催化剂的形貌，分别如图1A～D所示。从图1A可以看出，钴基金属有机框架化合物(实施例1)具有较好的菱形十二面体结构。经过煅烧处理的实施例2(图1B)表面向内部收缩且依然保持着菱形十二面体的形貌。掺加锰元素的实施例3(图1C)的整体形貌与实施例2相比，没有很大变化，但表面明显变得更为粗糙，这样的结构有益于提供更多的活性位点和增大比表面面积。值得注意的是，添加甘氨酸的实施例4(图1D)不仅具有较为粗糙的表面且有较好的菱形十二面体结构，这表明甘氨酸的加入成功的增强了复合材料的稳定性；这样规整、粗糙的结构有可能提高催化剂的活性。
测试例2
甲醛的去除测试在温度25℃、相对湿度50％的环境下进行。具体的空气净化剂的去除试验过程为：将1g净化剂样品置于带盖的培养皿后转移至反应箱(反应箱内部用铝箔覆盖以消除对甲醛气体的吸附)，在反应箱内注入15μL质量分数为38％的甲醛溶液后密封；当甲醛浓度为250ppm时，揭开培养皿使得甲醛去除剂与甲醛接触，开始催化反应，用红外光声光谱仪实时监测在1h内密封箱中甲醛和二氧化碳浓度的变化。结果如表1所示。
室内除甲醛的空气净化剂的性能的评价指标为反应结束时的甲醛含量和生成的二氧化碳的浓度为评判标准。一般来说，反应前后甲醛的去除率和二氧化碳生成量越多，说明净化剂对甲醛的降解去除能力越好。其中，甲醛的去除率＝(反应前的甲醛浓度-反应前的甲醛浓度)/反应后的甲醛浓度。
表1净化剂对甲醛的去除率和1h后二氧化碳的浓度
甲醛的去除率(％) 1h后二氧化碳的浓度(ppm)
实施例1 73.2 92
对比例1 53.2 68
实施例2 68.5 103
实施例3 89.1 143
实施例4 96.3 196
对比例2 75.4 98
从上表实施例1和对比例1的结果可以看出，将钴基金属有机框架化合物煅烧后制备的钴/碳复合材料对甲醛的降解去除有更好的性能，虽然从图1扫描电镜图看出，煅烧后的材料的形貌有收缩，但在高温下有机框架结构会原位碳化生成碳，并与钴物种作用将其还原成低价态，钴物种均匀的嵌在碳骨架结构中，可变的钴物种状态和稳定的碳骨架结构显著提高了甲醛的去除率和二氧化碳的生成率。从实施例2和实施例3的结果可以看出，锰的掺杂提高了催化剂对二氧化碳的转化率。然而，实施例2的制备温度为650℃，实施例3煅烧温度为800℃，实施例2相比于实施例3对甲醛的去除率大打折扣，甚至去除甲醛的性能不如实施例1。较低的反应温度有利于环境保护和资源利用，还能节约反应时间。实施例4在掺锰的钴基金属有机框架化合物煅烧过程中加入了甘氨酸，不仅降低了反应温度，从扫描电镜表征结果(图1D)可以看出催化剂不仅具有较为粗糙的表面且有较好的菱形十二面体结构，这表明甘氨酸的加入成功的增强了复合催化剂的稳定性。实施例4的甲醛去除率和二氧化碳转化率均有最高性能，这可能是因为规整、粗糙的结构提高了以过渡金属基催化剂为基础的空气净化剂的催化性能，具有更多的表面结合位点，使得氧气在净化剂表面更容易形成活性氧物种，同时吸附甲醛与之发生反应，从而显著提高了甲醛的去除率。没有在钴基金属有机框架化合物中掺入锰的对比例2相比于实施例4，对甲醛去除率和二氧化碳转化率显著下降，这可能是因为在本发明中，锰的掺入对于室温下降解去除甲醛有极大的促进作用。
现有的去除甲醛的空气净化剂来说，对于较高浓度的甲醛的去除已经有了较好的效果。然而，很少有净化剂对于浓度极低的甲醛的去除的评价。按上述相同的测试条件测试净化剂对于1ppm甲醛气体的去除能力，用JSA5-HCHO-A甲醛分析测试仪(检测范围：0～3ppm；分辨率：0.001ppm)测试1h的甲醛去除率，结果如表2所示。
表2净化剂对1ppm的甲醛的去除率
甲醛的去除率(％)
实施例3 32.3
实施例4 98.3
从表2的结果可以看出，实施例4相对于实施例3对于低浓度的甲醛的去除率显著提升，这可能是因为甘氨酸的加入不仅促进了碳化反应的进行，稳定了催化剂的整体结构并在催化剂中引入了大量的缺陷活性位点，极大的促进了甲醛在催化剂表面进行降解反应的进行，提升了催化剂对低浓度甲醛的敏感度。
测试例3
在温度25℃、不同相对湿度、初始甲醛浓度为250ppm的环境中，对去除剂去除甲醛的性能进行了测试，结果如图2所示。
可以看出本发明实施例4相对于实施例3在相对湿度为5％和80％时的甲醛去除率保持率明显提高，且在相对湿度较低和较高时去除率下降明显。这可能是因为湿度较大，水蒸气有助于在表面形成羟基，加强了对甲醛的吸附从而增强对甲醛的降解能力；适量的水蒸气可以抑制甲醛氧化反应过程中表面羟基的动态损失，有利于甲醛的降解反应；然而，在相对湿度过高的情况下，过量的水分子可能会与甲醛形成竞争吸附，占据一部分吸附位点，甚至堵塞传质通道，从而降低催化活性。本发明实施例4制备的室内除甲醛的空气净化剂在相对湿度20～80％的范围内对甲醛的去除率都在80％以上，一般室内环境的相对湿度为40～60％，这表明该净化剂有较好的实用性。

Claims (10)

1.一种室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：10～15份重质碳酸钙、10～20份电气石粉、10～15份硅藻土粉、15～25份过渡金属基催化剂。
2.如权利要求1所述的室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，所述的重质碳酸钙、电气石粉、硅藻土的目数各自独立为300～1500目。
3.如权利要求1所述的室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：将钴盐甲醇溶液与2-甲基咪唑甲醇溶液混合，搅拌反应4～6h，随后静置陈化；过滤收集得到沉淀，洗涤、烘干，得到钴基金属有机框架化合物；将钴基金属有机框架化合物在无氧环境下热解，冷却、洗涤、烘干，得到过渡金属基催化剂。
4.如权利要求1所述的室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，所述的过渡金属基催化剂的制备方法为：将钴盐、锰盐与甲醇混合，搅拌形成溶液A；将2-甲基咪唑与甲醇混合，搅拌形成溶液B；将溶液B与溶液A混合，搅拌反应4～6h，随后静置陈化；过滤收集得到沉淀，洗涤、烘干，得到掺锰的钴基金属有机框架化合物；将掺锰的钴基金属有机框架化合物置于在无氧的条件下热解；冷却、洗涤、烘干，得到过渡金属基催化剂。
5.如权利要求3或4所述的室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，所述钴盐为六水合硝酸钴、六水合氯化钴、四水合乙酸钴中的一种。
6.如权利要求4所述的室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，所述锰盐为六水合硝酸锰、四水合氯化锰、四水合乙酸锰中的一种。
7.如权利要求3或4所述的室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，所述的搅拌反应的温度为20～30℃。
8.如权利要求3或4所述的室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，所述的陈化时间为24～36h。
9.如权利要求3或4所述的室内除甲醛的空气净化剂，其特征在于，所述热解为从20～30℃下以2～5℃/min升温速率升温至600～800℃，保温2～5h。
10.如权利要求1～9任一项所述的室内除甲醛的空气净化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1按配方称取原料；
S2将步骤S1中的各原料混合，加入羧甲基纤维素钠、水，搅拌后制粒，得到室内除甲醛的空气净化剂。
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