本發(fā)明屬于催化劑材料、環(huán)境催化和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種常溫高效催化氧化甲醛催化劑、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

甲醛是一種典型的可揮發(fā)性有機(jī)化合物，也是一種可致癌性化合物。長期接觸甲醛會(huì)增大患上特殊癌癥的幾率，對(duì)人們的健康造成嚴(yán)重影響。室內(nèi)甲醛主要來源于裝飾材料中的膠黏劑、涂料、油漆等，其甲醛的釋放周期一般都在5~15年，因此，研制高效的甲醛凈化材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

目前，凈化甲醛的方法主要有通風(fēng)換氣法、物理吸附法、臭氧化法、等離子體技術(shù)、植物吸收法、光催化氧化法及催化氧化法等。其中，催化氧化法由于能耗較低、方便快捷、無二次污染，是研究比較熱門的方法。催化氧化法在較低溫度下就可以將甲醛完全分解成無害的h2o和co2，該技術(shù)的核心是開發(fā)高性能的催化劑。專利cn105879908a公開了一種常溫下氧化甲醛的多孔載體載agx-pd的制備方法，多孔載體是經(jīng)過鈦酸四丁酯及硅烷偶聯(lián)劑改性，活性組分為核-粒結(jié)構(gòu)的agx-pd納米材料，其特征在于多孔載體經(jīng)過改性提高了其疏水性，防止了甲醛催化氧化產(chǎn)生的水分子以及空氣中的水分子在載體上的吸附。專利【cn105665021a】公開了一種甲醛降解用催化劑，所述催化劑為釩、鉬雜多金屬氧酸鹽催化劑，其甲醛的降解率達(dá)到60%~95%。但是上述催化劑的性能評(píng)價(jià)中未考察空氣濕度對(duì)催化劑性能的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種常溫高效催化氧化甲醛催化劑、制備方法及應(yīng)用，所述催化劑在具有優(yōu)異的催化性能前提下，具有高的穩(wěn)定性和抗?jié)裥阅?，適用于封閉、半封閉空間甲醛污染物的凈化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種常溫條件下用于室內(nèi)甲醛凈化的高效催化劑，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：貴金屬活性組分0.1～1.0%；助劑0.5～8.0%；余量介孔氧化物載體。

所述的介孔氧化物載體選自三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鈰、氧化鈷、氧化錳中的至少一種。

所述的貴金屬活性組分選自pd、pt、au、ag中的至少一種。

所述的助劑為na、k、fe、co、ce、ni中的至少一種。

一種常溫條件下用于室內(nèi)甲醛凈化的高效催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1）將介孔氧化物載體在攪拌條件下分散于去離子水中，然后同時(shí)加入0.1～1.0%的貴金屬活性組分和助劑的前驅(qū)體，繼續(xù)攪拌8~24h；

2）將步驟1）中的懸浮液在加熱條件下攪拌蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為70~100℃，時(shí)間為3~8h；

3）將步驟2）蒸發(fā)后的所得物在70~100℃干燥8~24h，然后300~500℃焙燒4~6h，冷卻后壓片處理成40~60目催化劑。

所述催化劑使用前在5~10%h2/n2氣氛下預(yù)還原0.5~1.5h。

所述催化劑用于室溫甲醛凈化。

本發(fā)明的催化劑對(duì)甲醛的催化氧化性能評(píng)價(jià)在微型固定床連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行，催化劑的用量為50mg。催化劑使用前在5~10%h2/n2氣氛下預(yù)還原0.5~1.5h。反應(yīng)條件如下：600ppm甲醛，21%o2/n2，相對(duì)濕度50%~90%，空速40000h^-1，溫度20~30℃。

本發(fā)明具有如下有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的催化材料室溫下即可完全凈化甲醛，催化活性高，且具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和抗?jié)裥阅?；催化劑制備步驟簡單、周期短，易于操作，且催化劑性能重復(fù)性比好，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)。

本發(fā)明的催化劑在常溫，相對(duì)濕度為50%~90%條件下可以將甲醛完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水；本發(fā)明的催化劑具有催化氧化活性高、抗?jié)衲芰?qiáng)等特點(diǎn)，適用于封閉、半封閉空間甲醛污染物的凈化。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所涉及的常溫高效凈化甲醛催化劑的制備方法及其應(yīng)用作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1：

一種常溫條件下用于室內(nèi)甲醛凈化的高效催化劑，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：貴金屬活性組分pd為0.1～1.0%；助劑na為0.5～8.0%；余量為三氧化二鋁。

實(shí)施例2：

一種常溫條件下用于室內(nèi)甲醛凈化的高效催化劑，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：貴金屬活性組分pt為0.1～1.0%；助劑k為0.5～8.0%；余量為二氧化鈦。

實(shí)施例3：

一種常溫條件下用于室內(nèi)甲醛凈化的高效催化劑，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：貴金屬活性組分au為0.1～1.0%；助劑fe為0.5～8.0%；余量為二氧化硅。

實(shí)施例4：

常溫高效凈化甲醛催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）稱取4.0g介孔al2o3在攪拌條件下分散于100ml去離子水中，然后同時(shí)加入0.044g的pd(no3)2和0.303g的nano3，繼續(xù)攪拌15h；

2）將步驟1）中的懸浮液在加熱條件下攪拌蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為80℃，時(shí)間為6h；

3）將步驟2）蒸發(fā)后的所得物在90℃干燥15h，然后500℃焙燒5h，冷卻后壓片處理成40~60目催化劑，以催化劑的重量為100%計(jì)，pd的質(zhì)量百分比為0.5%；na的質(zhì)量百分比為2.0%，所制得的催化劑簡寫為pd-na/al2o3。

催化劑對(duì)凈化甲醛的評(píng)價(jià)在微型固定床連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行，催化劑的用量為50mg；催化劑使用前在10%h2/n2氣氛下預(yù)還原1h。反應(yīng)條件如下：600ppm甲醛，21%o2/n2，相對(duì)濕度50%，空速40000h^-1，溫度25℃，取反應(yīng)1h時(shí)的點(diǎn)進(jìn)行取樣分析，甲醛的轉(zhuǎn)化率為100%。

實(shí)施例5：

常溫高效凈化甲醛催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）稱取4.0g介孔tio2在攪拌條件下分散于100ml去離子水中，然后同時(shí)加入0.055g的pt(nh3)2(no3)2和0.833g的ni(no3)6h2o，繼續(xù)攪拌24h；

2）將步驟1）中的懸浮液在加熱條件下攪拌蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為90℃，時(shí)間為5h；

3）將步驟2）蒸發(fā)后所得物在100℃干燥12h，然后300℃焙燒4h，冷卻后壓片處理成40~60目催化劑；以催化劑的重量為100%計(jì)，pt的質(zhì)量百分比為0.8%；ni的質(zhì)量百分比為4.0%，所制得的催化劑簡寫為pt-ni/tio2。

凈化甲醛的評(píng)價(jià)在微型固定床連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行，催化劑用量為50mg。催化劑使用前在6%h2/n2氣氛下預(yù)還原0.5h。反應(yīng)條件如下：600ppm甲醛，21%o2/n2，相對(duì)濕度80%，空速40000h^-1，溫度30℃，取反應(yīng)1h時(shí)的點(diǎn)進(jìn)行取樣分析，甲醛的轉(zhuǎn)化率為100%。

實(shí)施例6：

常溫高效凈化甲醛催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）稱取4.0g介孔sio2在攪拌條件下分散于100ml去離子水中，然后同時(shí)加入0.092g的haucl4和1.090g的ce(no3)3·6h2o，繼續(xù)攪拌8h；

2）將步驟1）中的懸浮液在加熱條件下攪拌蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為70℃，時(shí)間為5h；

3）將步驟2）蒸發(fā)后所得物在70℃干燥18h，然后400℃焙燒6h，冷卻后壓片處理成40~60目催化劑；以催化劑的重量為100%計(jì)，au的質(zhì)量百分比為1.0%，ce的質(zhì)量百分比為8.0%，所制得的催化劑簡寫為au-ce/sio2。

凈化甲醛的評(píng)價(jià)在微型固定床連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行，催化劑用量為50mg。催化劑使用前在5%h2/n2氣氛下預(yù)還原1.5h。反應(yīng)條件如下：600ppm甲醛，21%o2/n2，相對(duì)濕度90%，空速40000h^-1，溫度20℃，取反應(yīng)1h時(shí)的點(diǎn)進(jìn)行取樣分析，甲醛的轉(zhuǎn)化率為100%。

實(shí)施例7：

常溫高效凈化甲醛催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）稱取4.0g介孔ceo2在攪拌條件下分散于100ml去離子水中，然后同時(shí)加入0.040g的agno3和1.269g的co(no3)2·6h2o，繼續(xù)攪拌18h；

2）將步驟1）中的懸浮液在加熱條件下攪拌蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為100℃，時(shí)間為8h；

3）將步驟2）所得物在100℃干燥10h，然后300℃焙燒4h，冷卻后壓片處理成40~60目催化劑；以催化劑的重量為100%計(jì)，ag按貴金屬元素重量計(jì)的負(fù)載量為0.6%；co按金屬元素重量計(jì)的負(fù)載量為6.0%，所制得的催化劑簡寫為ag-co/ceo2。

凈化甲醛的評(píng)價(jià)在微型固定床連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行，催化劑用量為50mg。催化劑使用前在8%h2/n2氣氛下預(yù)還原1h。反應(yīng)條件如下：600ppm甲醛，21%o2/n2，相對(duì)濕度50%，空速40000h^-1，溫度25℃，取反應(yīng)1h時(shí)的點(diǎn)進(jìn)行取樣分析，甲醛的轉(zhuǎn)化率為100%。

實(shí)施例8：

常溫高效凈化甲醛催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）稱取4.0g介孔co3o4在攪拌條件下分散于100ml去離子水中，然后同時(shí)加入0.009g的pd(no3)2和0.289g的k2co3，繼續(xù)攪拌10h；

2）將步驟1）中的懸浮液在加熱條件下攪拌蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為70℃，時(shí)間為4h；

3）將步驟2）蒸發(fā)后所得物在90℃干燥8h，然后400℃焙燒5h，冷卻后壓片處理成40~60目催化劑。以催化劑的重量為100%計(jì)，pd的質(zhì)量百分比為0.1%；k的質(zhì)量百分比為2.0%，所制得的催化劑簡寫為pd-k/co3o4。

凈化甲醛的評(píng)價(jià)在微型固定床連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行，催化劑用量為50mg。催化劑使用前在7%h2/n2氣氛下預(yù)還原1.5h。反應(yīng)條件如下：600ppm甲醛，21%o2/n2，相對(duì)濕度70%，空速40000h^-1，溫度30℃，取反應(yīng)1h時(shí)的點(diǎn)進(jìn)行取樣分析，甲醛的轉(zhuǎn)化率為100%。

實(shí)施例9：

常溫高效凈化甲醛催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）稱取4.0g介孔mno2在攪拌條件下分散于100ml去離子水中，然后同時(shí)加入0.045gagno3和0.294fe(no3)3·9h2o，繼續(xù)攪拌12h；

2）將步驟1）中的懸浮液在加熱條件下攪拌蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為90℃，時(shí)間為3h；

3）將步驟2）蒸發(fā)后所得物在100℃干燥24h，然后300℃焙燒4h，冷卻后壓片處理成40~60目催化劑；以催化劑的重量為100%計(jì)，ag的質(zhì)量百分比為0.7%；fe的質(zhì)量百分比為1.0%，所制得的催化劑簡寫為ag-fe/mno2。

凈化甲醛的評(píng)價(jià)在微型固定床連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行，催化劑用量為50mg。催化劑使用前在9%h2/n2氣氛下預(yù)還原0.5h。反應(yīng)條件如下：600ppm甲醛，21%o2/n2，相對(duì)濕度60%，空速40000h^-1，溫度20℃，取反應(yīng)1h時(shí)的點(diǎn)進(jìn)行取樣分析，甲醛的轉(zhuǎn)化率為100%。