CN103433054A - 一种除甲醛复合催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工催化剂的技术领域，具体地说，涉及一种除甲醛复合催化剂及其制备方法。所述催化剂是以惰性物质为载体，负载多金属氧化物后制备而成。1）在低添加量、短时间内可以将超标8-12倍的甲醛降低至合格标准以下；2）合成工艺简单，制备成本相对低廉；3）该催化剂属于多相反应机理，可循环长效使用，不会造成二次污染。合成工艺简单，制备成本相对低廉。
Description
技术领域：
本发明涉及化工催化剂的技术领域，具体地说，涉及一种除甲醛复合催化剂及其制备方法。
背景技术：
在工业科技文明的进步后，生活中涉及的各种室内装潢也有了更多更好的选择：精美的装饰、丰富的家用电器、便捷的信息产品等等，这些选择在提升了我们生活质量的同时也往往会造成室内空气质量变差。据统计，人们每天平均大约有80%以上的时间在室内度过，部分特殊人群甚至可高达93%以上，因此，室内空气质量对人体健康就显得更加重要。
众所周知，在室内装潢时，不可避免地产生了很多危害人体健康的污染气体，如甲醛、苯、甲苯和一些挥发性有机化合物（TVOCs）等。在众多污染气体中，甲醛污染尤为严重，甲醛作为一种高毒性物质，会刺激眼睛、鼻腔和呼吸道，同时还会增加癌症、致畸的可能性，据统计显示，中国多数城市半数家庭的室内空气中甲醛含量超标，所以开发高效除甲醛产品意义重大。
现有技术中除甲醛的方法主要有吸附法和光催化法，而所述吸附法存在吸附与脱附的平衡问题，特别是在低浓度时难以发挥吸附效果；所述光催化法虽然可以实现对有害气体的降解，但需要有紫外光照，而在紫外光照射过程又会产生O3污染。此外，还有一种不常采用的高效吸附催化法，所述的高效吸附催化法的滤料多数以金、铂和银等贵金属为催化基材合成，成本高昂，严重限制了其应用推广。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是，提供一种吸附催化效果好，不会有二次污染，且成本较低的除甲醛复合催化剂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用这样一种除甲醛复合催化剂，所述催化剂是以惰性物质为载体，负载多金属氧化物后制备而成。
本发明与现有技术中的除甲醛复合催化剂相比，具有以下优点：1）在低添加量、短时间内可以将超标8-12倍的甲醛降低至合格标准以下；2）合成工艺简单，制备成本相对低廉； 3）该催化剂属于多相反应机理，可循环长效使用，不会造成二次污染。
作为优选，所述惰性物质为二氧化硅、粉体活性炭、活性炭短纤维、惰性矿石或惰性有机高分子中的一种或几种的混合物，选择多样化，选材简单。
作为又一优选，所述多金属氧化物是由催化分解组分和辅助催化组分复配而成的，所述复配系数为10:1~100:1，功能较为齐全。
作为又一优选，所述催化分解组分为锰氧化物、铁氧化物、铜氧化物、锌氧化物、钛氧化物或银氧化物中的任意两种或两种以上的混合物，选择多样化，选材简单。
作为又一优选，所述辅助催化组分为钒氧化物、镍氧化物、钨氧化物、钼氧化物、铈氧化物或钴氧化物中的任意一种或几种的混合物，选择多样化，选材简单。
作为又一优选，所述催化分解组分为锰氧化物、铁氧化物、锌氧化物和钛氧化物的混合物，综合性能最佳，效果更好。
作为又一优选，所述辅助催化组为钒氧化物、钨氧化物或铈氧化物中的一种或几种的混合物，综合性能最佳，效果更好。
为解决上述技术问题，本发明采用这样一种除甲醛复合催化剂的制备方法，它主要包括以下步骤：
（1） 载体的配制；
（2） 配制高价态金属氧化物及其盐类溶液，并将其与载体混合；
（3） 配制低价态金属氧化物及盐类溶液和碱性溶液；
（4） 将步骤3中低价态金属氧化物及盐类溶液和碱性溶液均逐滴加入步骤2后的混合液中，将混合液的PH值调节成8即停，静置，抽滤，得到复合催化剂的前驱体；
（5） 将复合催化剂的前驱体进行充分烘干，在马弗炉中焙烧；
（6） 成品。
作为优选，所述载体为二氧化硅、粉体活性炭、活性炭短纤维、惰性矿石或惰性有机高分子中的一种或几种的混合物，选择多样化，选材简单。
作为又一优选，步骤5中烘干温度为80~150摄氏度，所述马弗炉的焙烧温度为300~500摄氏度，焙烧时间为2~5小时，成本较低，效率较高，时效性好。
本发明与现有技术中的除甲醛复合催化剂的制备方法相比，具有以下优点：合成工艺简单，制备成本相对低廉。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明的一种除甲醛复合催化剂，所述催化剂是以惰性物质为载体，负载多金属氧化物后制备而成，详细地说，所述惰性物质为二氧化硅、粉体活性炭、活性炭短纤维、惰性矿石或惰性有机高分子中的一种或几种的混合物，所述多金属氧化物是由催化分解组分和辅助催化组分复配而成的，所述复配系数为10:1~100:1，其中，所述催化分解组分为锰氧化物、铁氧化物、铜氧化物、锌氧化物、钛氧化物或银氧化物中的任意两种或两种以上的混合物。所述辅助催化组分为钒氧化物、镍氧化物、钨氧化物、钼氧化物、铈氧化物或钴氧化物中的任意一种或几种的混合物，进一步地说，最佳的催化分解组分为锰氧化物、铁氧化物、锌氧化物和钛氧化物的混合物，而最佳的辅助催化组为钒氧化物、钨氧化物或铈氧化物中的一种或几种的混合物。复合催化剂除甲醛性能的测试方法是参照标准GB/T 18204.26-2000《公共场所空气中甲醛测定方法》进行的曲线标定和系数计算，具体测试实验对比数据如下：
实施例一
所述载体为惰性二氧化硅，所述多金属氧化物为锰氧化物、铁氧化物、锌氧化物、钛氧化物、钒氧化物、铈氧化物通过复配得到的混合物。
1. 惰性二氧化硅载体溶液的配制：
将2份的正硅酸乙酯、5份的乙醇、0.2份的硝酸和0.5份的蒸馏水倒入到专用配液容器内手工搅拌约5分钟后马上将混合液转移到反应锅中，缓慢开启搅拌器，搅拌60分钟；再次称量20份乙醇与0.2份硝酸混合，并快速地转移到反应锅中，重新缓慢开动搅拌器，并打开恒温水***对反应锅进行加热，保持温度在40℃，反应150分钟；反应完成后停止加热，并不断搅拌，冷却至室温，即得到惰性二氧化硅载体溶液。
2. 高价态金属氧化物及盐类与载体混合溶液的配制：
将40份高锰酸钾，10份的硫酸铁，0.1份的二氧化钛，0.5份的碳酸锌与2份偏钒酸铵与15份的硝酸铈铵混合后，按照1:30的比例加水配置成溶液，并加入1%的硝酸溶液酸化，充分搅拌，至溶液稳定后，将惰性二氧化硅载体溶液缓缓加入并搅拌至均匀。
3. 低价态金属氧化物及盐类溶液和碱性溶液的配制：
将80份的硝酸锰配制成质量分数为50%的水溶液；将25份氢氧化钾，按照1:10配制成碱性水溶液。
4. 多金属复合催化剂的前驱体和成品的制备：
在混合溶液中逐滴加入配制好的硝酸锰溶液和氢氧化钠溶液，将溶液调节成中性（PH为7），静置，抽滤，得到复合催化剂的前驱体，将前驱体于120℃条件下充分烘干，之后于300℃的马弗炉中焙烧5小时，即得到含载体的多金属氧化物复合催化剂。
实施例二
所述载体为粉体活性炭，所述多金属氧化物为锰氧化物、铁氧化物、锌氧化物、钛氧化物、钒氧化物、铈氧化物通过复配得到的混合物。
1. 粉体活性炭载体悬浊液的配制：
取20g比表面积≥1000m2/g、粒度为300目的椰壳活性碳粉放入1000ml的烧杯中，加入800ml蒸馏水，机械搅拌0.5小时后，再用超声波分散0.5小时，如此反复5次，至悬浊液均匀稳定，即得到粉体活性炭载体悬浊液。
2. 高价态金属氧化物及盐类与载体混合溶液的配制：
将40份高锰酸钾，15份的硝酸铁，0.2份的二氧化钛，0.1份的碳酸锌与3份偏钒酸铵与5份的仲钨酸铵混合后，按照1:50的比例配置成水溶液，并加入0.1%的硝酸溶液酸化，充分搅拌，至溶液稳定后，将惰性二氧化硅载体溶液缓缓加入并搅拌至均匀。
3. 低价态金属氧化物及盐类溶液和碱性溶液的配制：
将90份的硝酸锰配制成质量分数为20%的水溶液；将20份氢氧化钠，按照1:15配制成碱性水溶液。
4. 多金属复合催化剂的前驱体和成品的制备：
在混合溶液中逐滴加入配制好的硝酸锰溶液和氢氧化钠溶液，将溶液调节成中性（PH为7）后，静置，抽滤，得到复合催化剂的前驱体，将前驱体于80℃条件下充分烘干，之后于500℃的马弗炉中焙烧2小时，即得到含载体的多金属氧化物复合催化剂。
Claims (10)
1.一种除甲醛复合催化剂，其特征在于，所述催化剂是以惰性物质为载体，负载多金属氧化物后制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种除甲醛复合催化剂，其特征在于，所述惰性物质为二氧化硅、粉体活性炭、活性炭短纤维、惰性矿石或惰性有机高分子中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种除甲醛复合催化剂，其特征在于，所述多金属氧化物是由催化分解组分和辅助催化组分复配而成的，所述复配系数为10:1~100:1。
4.根据权利要求3所述的一种除甲醛复合催化剂，其特征在于，所述催化分解组分为锰氧化物、铁氧化物、铜氧化物、锌氧化物、钛氧化物或银氧化物中的任意两种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求3所述的一种除甲醛复合催化剂，其特征在于，所述辅助催化组分为钒氧化物、镍氧化物、钨氧化物、钼氧化物、铈氧化物或钴氧化物中的任意一种或几种的混合物。
6.根据权利要求4所述的一种除甲醛复合催化剂，其特征在于，所述催化分解组分为锰氧化物、铁氧化物、锌氧化物和钛氧化物的混合物。
7.根据权利要求5所述的一种除甲醛复合催化剂，其特征在于，所述辅助催化组为钒氧化物、钨氧化物或铈氧化物中的一种或几种的混合物。
8.一种除甲醛复合催化剂的制备方法，其特征在于，它主要包括以下步骤：
载体的配制；
配制高价态金属氧化物及其盐类溶液，并将其与载体混合；
配制低价态金属氧化物及盐类溶液和碱性溶液；
将步骤3中低价态金属氧化物及盐类溶液和碱性溶液均逐滴加入步骤2后的混合液中，将混合液的PH值调节成8即停，静置，抽滤，得到复合催化剂的前驱体；
将复合催化剂的前驱体进行充分烘干，在马弗炉中焙烧；
成品。
9.根据权利要求8中的一种除甲醛复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述载体为二氧化硅、粉体活性炭、活性炭短纤维、惰性矿石或惰性有机高分子中的一种或几种的混合物。
10.根据权利要求8中的一种除甲醛复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤5中烘干温度为80~150摄氏度，所述马弗炉的焙烧温度为300~500摄氏度，焙烧时间为2~5小时。
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