CN110433868A - 一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110433868A CN110433868A CN201910655887.0A CN201910655887A CN110433868A CN 110433868 A CN110433868 A CN 110433868A CN 201910655887 A CN201910655887 A CN 201910655887A CN 110433868 A CN110433868 A CN 110433868A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- manganese dioxide
- aeroge
- catalytic decomposition
- aerogel composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 143
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 98
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 36
- -1 polysiloxanes Polymers 0.000 claims abstract description 36
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 14
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 11
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 10
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 8
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 7
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 6
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 5
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 4
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SBRXLTRZCJVAPH-UHFFFAOYSA-N ethyl(trimethoxy)silane Chemical compound CC[Si](OC)(OC)OC SBRXLTRZCJVAPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 3
- NMEPHPOFYLLFTK-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(octyl)silane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC NMEPHPOFYLLFTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N DMF Natural products CC1=CC=C(C)O1 GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- AHVYPIQETPWLSZ-UHFFFAOYSA-N N-methyl-pyrrolidine Natural products CN1CC=CC1 AHVYPIQETPWLSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 6
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 125000005909 ethyl alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000003863 metallic catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 150000004040 pyrrolidinones Chemical class 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/32—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of manganese, technetium or rhenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料，该材料以二氧化锰纳米粉体为负载粉体，以大孔径改性聚硅氧烷气凝胶为支撑载体，所述二氧化锰纳米粉体质量含量为1%~15%，大孔径改进聚硅氧烷质量含量为85%~99%。本发明可以实现高的暴露面积和活性位点位置，提高催化分解效率，还能作为支撑材料，实现气体的快速通过与分离。本发明还公开了用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，将改良制备的大孔径聚硅氧烷气凝胶浸泡于二氧化锰分散液中，充分吸附后烘干溶剂，得到二氧化锰纳高负载量的气凝胶复合材料。制备方法简单，易于工业化。
Description
技术领域
本发明属于有机污染物降解领域，涉及甲醛的催化分解，具体涉及一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法。
背景技术
近几年来，空气污染问题是一个越来越引起人们关注的话题。而与人类居住、生活、工作息息相关的室内空气污染更是得到我们的重视。自上个世纪九十年代以来，室内空气污染问题已经成为了一个全球性的问题。尤其是我们这个在经济、科技以及社会高速发展的国家，在近二十年来，人民的物质生活水平得到非常大的改善和提高。室内装修装饰、木板家具、家用电器设备以及繁多的化学日用品越来越多的被使用到了我们居住生活的室内环境之中。
室内空气污染物主要是挥发性有机物（Volatile Organic Compounds 简称VOCs）。VOCs 指的是在常压下，其沸点在 50℃至260℃之间的有机化合物。VOCs
在人体肝脏、肾脏、神经等方面均具有毒性，甚至有的 VOCs具有致癌的作用，它严重影响到人体的健康，造成环境的污染。在众多VOCs气体中，甲醛是人类生活中接触的最常见，也是最有害的气体之一。如今国际上的研究者对于甲醛的问题高度重视，进行大量的研究工作，其中在对催化降解甲醛的方法中主要包括催化和吸附等。
为了应对日益严重的室内空气污染问题，人们研究如何将污染物通过物理吸附或者化学方法进行催化降解。其中二氧化锰作为一种金属催化剂，由于其本身催化性能的优良以及不会产生中间有害产物，已经得到广泛关注和深入研究。
公开号为CN105964290A的专利公开了一种催化氧化去甲醛催化剂及其制备方法。一种催化氧化去甲醛催化剂，包括改性载体及负载于改性载体上的活性组分；所述的改性载体为经过钛酸四丁酯及硅烷偶联剂改性的多孔载体，活性组分为核-粒结构的Agx-Au纳米材料。该方法通过贵金属催化氧化甲醛，但是贵金属价格昂贵，并且容易失去活性，导致该发明实际应用受到很大的限制。
公开号为CN109622065A的专利公开了一种室温去除甲醛的负载型催化剂及其制备方法。这种室温去除甲醛的负载型催化剂为负载二氧化锰的多孔聚合物。这种室温去除甲醛的负载型催化剂是通过高内相乳液聚合反应制得。该发明通过乳液聚合制备的负载二氧化锰纳米粉体，分散性不行，与甲醛气体接触的比表面积较小，因而催化分解效率较低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料，通过气凝胶负载二氧化锰纳米粉体，不仅可以实现高的暴露面积和活性位点位置，提高催化分解效率，还能作为支撑材料，实现气体的快速通过与分离。本发明的另一目的在于提供用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，将改良制备的大孔径聚硅氧烷气凝胶浸泡于二氧化锰分散液中，充分吸附后烘干溶剂，得到二氧化锰纳高负载量的气凝胶复合材料。制备方法简单，易于工业化。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料，该材料以二氧化锰纳米粉体为负载粉体，以大孔径改性聚硅氧烷气凝胶为支撑载体，所述二氧化锰纳米粉体质量含量为1%~15%，大孔径改进聚硅氧烷质量含量为85%~99%。
本发明的进一步改进方案为：
一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
制备大孔径改性聚硅氧烷气凝胶：将含烷基基团的三烷氧基硅烷与蒸馏水混合搅拌得到透明溶液，用浓氨水调节溶液的pH值为9.5~11.5使溶液凝胶化得到凝胶，将凝胶浸泡于蒸馏水在40~70℃范围内老化10~20 h，再将老化的凝胶在常压下进行自然干燥，制备得到块状大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶；
制备二氧化锰分散液：将二氧化锰纳米粉体、溶剂以及分散剂混合后高速砂磨得到二氧化锰分散液；
制备用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料：将上述制备的大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶浸泡在上述制备的二氧化锰分散液中，充分吸附之后，60-120oC烘干1h~8h，使溶剂完全挥发，二氧化锰纳米粉体紧密吸附在气凝胶内壁，得到用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料。
进一步的，所述含烷基基团的三烷氧基硅烷在其与蒸馏水混合制得的透明溶液中的重量含量为16wt%~32wt%。
进一步的，所述含烷基基团的三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上混合。
进一步的，所述浓氨水的质量浓度为24%~28%。
进一步的，所述二氧化锰纳米粉体、溶剂以与分散剂的重量比为1~30:65~98:1~5。
进一步的，所述溶剂为乙醇，异丙醇，DMF，DMSO，PMA中的一种或两种以上混合。
进一步的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇或二者混合。
进一步的，所述砂磨速度为1500 r/min~2500 r/min，时间为1h~8h。
进一步的，将大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶浸泡在二氧化锰分散液中时，大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶与二氧化锰分散液的体积比为1:1~3。
本发明的有益效果为：
利用烷基基团与水的不相容性，在凝胶过程中发生相分离形成大孔结构。采用含烷基硅烷为原料，水为溶剂，不加有机溶剂和表面活性剂，在溶胶-凝胶过程中发生相分离形成大孔。气凝胶的大孔越大，并且大孔能够互相之间连接，母液越能够充分的填充，保证氧化锰纳米粒子更加均匀的负载聚倍硅氧烷气凝胶的壁上。
本发明将大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶浸泡在二氧化锰分散液中，烘干溶剂后，纳米粉体紧密吸附在气凝胶内壁，使得二氧化锰纳米粉体具有较高的负载量，提高催化分解效率。
附图说明
图1为实施例1制备的用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的结构示意图；
图2为实施例1制得的气凝胶复合材料催化甲醛分解时甲醛含量随温度变化的曲线图；
图3为实施例1制得的气凝胶复合材料催化甲醛分解时甲醛含量随时间变化的曲线图。
具体实施方式
实施例1
将甲基三乙氧基硅烷与蒸馏水混合搅拌得到透明溶液，其中含烷基基团的三烷氧基硅烷的含量为16wt%，然后加入26%浓氨水调节溶液的pH值为9.5使溶液凝胶化得到凝胶；将凝胶浸泡于蒸馏水在50℃范围内老化10 h，再将老化的凝胶在常压下进行自然干燥，制备得到块状大孔径聚氧烷气凝胶。
将二氧化锰纳米粉体、乙醇以及聚乙烯吡咯烷酮混合后高速砂磨得到二氧化锰分散液。其中砂磨时间4h，砂磨速度2000 r/min。其中二氧化锰纳米粉体、乙醇以及聚乙烯吡咯烷酮的重量份配比为5:95:1。
将制备的大孔径透气聚硅氧烷浸泡在上述纳米粉体的溶液中，其中，大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶与二氧化锰分散液的体积比为1:3，充分吸附之后，将样品放置于60oC烘箱中，烘干4h，溶剂完全挥发之后，纳米粉体紧密吸附在气凝胶内壁，得用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料。
实施例2：
将乙基三甲氧基硅烷与蒸馏水混合搅拌得到透明溶液，其中含烷基基团的三烷氧基硅烷的含量为25wt%，然后加入24%浓氨水调节溶液的pH值为9.5使溶液凝胶化得到凝胶；将凝胶浸泡于蒸馏水在40℃范围内老化20 h，再将老化的凝胶在常压下进行自然干燥，制备得到块状大孔径聚氧烷气凝胶。
将二氧化锰纳米粉体、异丙醇以及聚乙烯吡咯烷酮混合后高速砂磨得到二氧化锰分散液。其中砂磨时间1h，砂磨速度2500 r/min。其中二氧化锰纳米粉体、乙醇以及聚乙烯吡咯烷酮的重量份配比为30:65:5。
将制备的大孔径透气聚硅氧烷浸泡在上述纳米粉体的溶液中，其中，大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶与二氧化锰分散液的体积比为1:1，充分吸附之后，将样品放置于120oC烘箱中，烘干1h，溶剂完全挥发之后，纳米粉体紧密吸附在气凝胶内壁，得用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料。
实施例3：
将甲基三甲氧基硅烷与蒸馏水混合搅拌得到透明溶液，其中甲基三甲氧基硅烷的含量为16wt%，然后加入26%浓氨水调节溶液的pH值为10.5使溶液凝胶化得到凝胶；将凝胶浸泡于蒸馏水在70℃范围内老化10 h，再将老化的凝胶在常压下进行自然干燥，制备得到块状大孔径聚氧烷气凝胶。
将二氧化锰纳米粉体、DMF以及聚乙二醇混合后高速砂磨得到二氧化锰分散液。其中砂磨时间8h，砂磨速度1500 r/min。其中二氧化锰纳米粉体、乙醇以及聚乙烯吡咯烷酮的重量份配比为1:82:3。
将制备的大孔径透气聚硅氧烷浸泡在上述纳米粉体的溶液中，其中，大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶与二氧化锰分散液的体积比为1:2，充分吸附之后，将样品放置于80oC烘箱中，烘干4h，溶剂完全挥发之后，纳米粉体紧密吸附在气凝胶内壁，得用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料。
实施例4：
将乙烯基三乙氧基硅烷与蒸馏水混合搅拌得到透明溶液，其中含烷基基团的三烷氧基硅烷的含量为22wt%，然后加入28%浓氨水调节溶液的pH值为11.5使溶液凝胶化得到凝胶；将凝胶浸泡于蒸馏水在50℃范围内老化15 h，再将老化的凝胶在常压下进行自然干燥，制备得到块状大孔径聚氧烷气凝胶。
将二氧化锰纳米粉体、DMSO以及聚乙二醇混合后高速砂磨得到二氧化锰分散液。其中砂磨时间4h，砂磨速度2000 r/min。其中二氧化锰纳米粉体、乙醇以及聚乙烯吡咯烷酮的重量份配比为5:95:1。
将制备的大孔径透气聚硅氧烷浸泡在上述纳米粉体的溶液中，其中，大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶与二氧化锰分散液的体积比为1:3，充分吸附之后，将样品放置于60oC烘箱中，烘干4h，溶剂完全挥发之后，纳米粉体紧密吸附在气凝胶内壁，得用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料。
实施例5：
将辛基三甲氧基硅烷与蒸馏水混合搅拌得到透明溶液，其中含烷基基团的三烷氧基硅烷的含量为32wt%，然后加入26%浓氨水调节溶液的pH值为9.5使溶液凝胶化得到凝胶；将凝胶浸泡于蒸馏水在50℃范围内老化10 h，再将老化的凝胶在常压下进行自然干燥，制备得到块状大孔径聚氧烷气凝胶。
将二氧化锰纳米粉体、PMA以及聚乙烯吡咯烷酮混合后高速砂磨得到二氧化锰分散液。其中砂磨时间4h，砂磨速度2000 r/min。其中二氧化锰纳米粉体、乙醇以及聚乙烯吡咯烷酮的重量份配比为18:90:3。
将制备的大孔径透气聚硅氧烷浸泡在上述纳米粉体的溶液中，其中，大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶与二氧化锰分散液的体积比为1:2，充分吸附之后，将样品放置于60oC烘箱中，烘干4h，溶剂完全挥发之后，纳米粉体紧密吸附在气凝胶内壁，得用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料。
实施例6
将实施例1制备的复合气凝胶放置放置于直径1cm的石英固定床反应器中，固定床反应保持常压，外面套上加热管，升温区间为25-180℃。压缩空气作为载气使多聚甲醛通过复合硅氧烷气凝胶催化剂，混合气体流速约为100 mL· min-1，其中甲醛浓度约为100 ppm。以温度为横坐标，甲醛分解率为纵坐标，绘制曲线，如图2所示，由图2可以看出，本发明制备的复合硅氧烷气凝胶甲醛催化分解能力随温度增加迅速升高，达到极限后保持平衡。
将实施例1制备的复合气凝胶放置于一个5L的密闭的玻璃反应器中，整体温度保持25℃，相对湿度为60%。向容器中充入15μL的38%的甲醛溶液，甲醛完全挥发之后容器中初始甲醛蒸气浓度约为180 ppm。开始计时，以时间为横坐标，以容器中甲醛蒸气浓度为纵坐标，绘制曲线，如图3所示，从图3可以看出，本发明制备的复合硅氧烷气凝胶具有优异的甲醛分解能力。
实施例2至5制备的复合气凝胶具有相同的甲醛分解能力，此处不再赘述。
Claims (10)
1.一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料，其特征在于，该材料以二氧化锰纳米粉体为负载粉体，以大孔径改性聚硅氧烷气凝胶为支撑载体，所述二氧化锰纳米粉体质量含量为1%~15%，大孔径改进聚硅氧烷质量含量为85%~99%。
2.一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备大孔径改性聚硅氧烷气凝胶：将含烷基基团的三烷氧基硅烷与蒸馏水混合搅拌得到透明溶液，用浓氨水调节溶液的pH值为9.5~11.5使溶液凝胶化得到凝胶，将凝胶浸泡于蒸馏水在40~70℃范围内老化10~20 h，再将老化的凝胶在常压下进行自然干燥，制备得到块状大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶；
制备二氧化锰分散液：将二氧化锰纳米粉体、溶剂以及分散剂混合后高速砂磨得到二氧化锰分散液；
制备用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料：将上述制备的大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶浸泡在上述制备的二氧化锰分散液中，充分吸附之后，60-120oC烘干1h~8h，使溶剂完全挥发，二氧化锰纳米粉体紧密吸附在气凝胶内壁，得到用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述含烷基基团的三烷氧基硅烷在其与蒸馏水混合制得的透明溶液中的重量含量为16wt%~32wt%。
4.根据权利要求2或3任意一项所述的一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述含烷基基团的三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求2所述的一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述浓氨水的质量浓度为24%~28%。
6.根据权利要求2所述的一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述二氧化锰纳米粉体、溶剂以与分散剂的重量比为1~30:65~98:1~5。
7.根据权利要求2或6任意一项所述的一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述溶剂为乙醇，异丙醇，DMF，DMSO，NMP，MDBE，PMA中的一种或两种以上混合。
8.根据权利要求2或6任意一项所述的一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇或二者混合。
9.根据权利要求2所述的一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述砂磨速度为1500 r/min~2500 r/min，时间为1h~8h。
10.根据权利要求2所述的一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：将大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶浸泡在二氧化锰分散液中时，大孔径改性聚倍硅氧烷气凝胶与二氧化锰分散液的体积比为1:1~3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910655887.0A CN110433868A (zh) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | 一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910655887.0A CN110433868A (zh) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | 一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110433868A true CN110433868A (zh) | 2019-11-12 |
Family
ID=68430749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910655887.0A Pending CN110433868A (zh) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | 一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110433868A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111732753A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-10-02 | 淮阴工学院 | 一种柔性聚硅氧烷气凝胶及其快速制备方法 |
| CN115895823A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-04-04 | 湖北工业大学 | 提升白酒品质的过滤方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4972179A (zh) * | 1972-11-14 | 1974-07-12 | ||
| CN102247746A (zh) * | 2011-07-18 | 2011-11-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种甲醛消除剂及其制备方法 |
| CN102838168A (zh) * | 2011-06-24 | 2012-12-26 | 上海牛翼新能源科技有限公司 | 同时室温去除空气中臭氧和甲醛的介孔氧化锰纳米材料 |
| CN104741081A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-07-01 | 杭州笨鸟环保科技有限公司 | 长效除甲醛的空气净化器用滤芯材料的制备方法 |
| US20170014803A1 (en) * | 2011-06-03 | 2017-01-19 | The Regents Of The University Of California | Use of manganese oxide and activated carbon fibers for removing a particle, volatile organic compouond or ozone from a gas |
-
2019
- 2019-07-19 CN CN201910655887.0A patent/CN110433868A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4972179A (zh) * | 1972-11-14 | 1974-07-12 | ||
| US20170014803A1 (en) * | 2011-06-03 | 2017-01-19 | The Regents Of The University Of California | Use of manganese oxide and activated carbon fibers for removing a particle, volatile organic compouond or ozone from a gas |
| CN102838168A (zh) * | 2011-06-24 | 2012-12-26 | 上海牛翼新能源科技有限公司 | 同时室温去除空气中臭氧和甲醛的介孔氧化锰纳米材料 |
| CN102247746A (zh) * | 2011-07-18 | 2011-11-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种甲醛消除剂及其制备方法 |
| CN104741081A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-07-01 | 杭州笨鸟环保科技有限公司 | 长效除甲醛的空气净化器用滤芯材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SHAN YUN等: "Facile synthesis of large-sized monolithic methyltrimethoxysilane-based silica aerogel via ambient pressure drying", 《JOURNAL OF SOL-GEL SCIENCE AND TECHNOLOGY》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111732753A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-10-02 | 淮阴工学院 | 一种柔性聚硅氧烷气凝胶及其快速制备方法 |
| CN111732753B (zh) * | 2020-06-04 | 2022-08-23 | 淮阴工学院 | 一种柔性聚硅氧烷气凝胶及其快速制备方法 |
| CN115895823A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-04-04 | 湖北工业大学 | 提升白酒品质的过滤方法 |
| CN115895823B (zh) * | 2022-11-09 | 2024-03-19 | 湖北工业大学 | 提升白酒品质的过滤方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106975473A (zh) | 网络结构的负载型材料催化剂 | |
| CN104525264B (zh) | 包含活性金属组分的氨基金属有机骨架材料、其制备方法及应用 | |
| CN104368325B (zh) | 一种光降解甲醛蜂窝活性炭的制备方法 | |
| CN102302876B (zh) | 一种能净化室内空气及消除二手烟的过滤材料 | |
| CN104741081B (zh) | 长效除甲醛的空气净化器用滤芯材料的制备方法 | |
| CN104693929A (zh) | 一种基于石墨烯复合材料且吸附甲醛的涂料及制备方法 | |
| CN103736484A (zh) | 一种用于甲醛净化的负载型类整体式催化剂及其制备方法 | |
| CN110433868A (zh) | 一种用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法 | |
| CN105268452A (zh) | 介孔负载型铜锰复合氧化物催化剂、制备及催化方法 | |
| CN111001430B (zh) | 一种废气处理用吸附/催化材料及其制备方法 | |
| CN105268400A (zh) | 一种活性碳纤维负载纳米二氧化钛的方法 | |
| CN110813368B (zh) | 一种高湿尾气中臭氧分解催化剂制备方法 | |
| CN108816244A (zh) | 一种催化氧化降解甲醛的纳米碳基复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN106750498A (zh) | 光催化降解甲醛功能泡沫炭的制备方法 | |
| CN109647052A (zh) | 一种抗菌空调滤芯材料的制备方法 | |
| CN110270379A (zh) | 一种MnOx-MOF-Gr复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN108187614A (zh) | 一种用于烟气脱汞的生物质多孔炭吸附剂制备方法及产品 | |
| CN107233796A (zh) | 可再生型高效甲醛清除材料及其制备方法 | |
| CN108940306A (zh) | 一种有序多孔PtCu/CeO2催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107143906A (zh) | 可净化空气的电暖装置及钢化玻璃负载催化剂的制备方法 | |
| CN107262147B (zh) | 一种耐硫性催化燃烧催化剂及制备方法 | |
| CN104338512B (zh) | 一种以烷氧基硅烷的混合物所制备的硅气凝胶 | |
| CN110420667A (zh) | 用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法 | |
| CN102430386B (zh) | 含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂及其制备方法 | |
| CN104338511A (zh) | 一种以烷氧基硅烷为原料的疏水亲酯性硅气凝胶 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191112 |