負載型釩取代磷鉬雜多酸、其製備方法及應用的製作方法
2023-05-27 11:13:31 2
專利名稱：負載型釩取代磷鉬雜多酸、其製備方法及應用的製作方法
技術領域：
本發明是一種負載型釩取代磷鉬雜多酸、製備方法和應用，其可以在常溫常壓下催化氧化消除甲醛汙染。
背景技術：
大氣汙染已經是當今世界廣泛存在的環境問題，如何在溫和的條件下消除有害氣體、生成對環境友好的產物是當前面臨的研究難題。目前，大量合成化學品不斷進入室內，從室內空氣中已鑑定出300多種揮發性化學物質，由此產生的各種化學汙染已對人體健康構成嚴重危害，引起廣泛關注，各國均制訂了嚴格標準以控制室內空氣汙染。
甲醛是一種嚴重的室內環境汙染質。各種樹脂、油漆、乳膠、塗料、粘合劑等大量釋放出甲醛，家具、牆紙、天花板、化纖地板、隔熱地板、隔熱材料等中所含的甲醛長期持續緩慢釋放甲醛，塑料製品受熱潮解發生變性釋放出甲醛。裝飾程度較高的居室中，甲醛濃度為室外的數十到數百倍不等。
甲醛為細胞原漿毒，醫學研究表明甲醛是對人體有嚴重危害的物質。可經呼吸道、消化道及皮膚吸收，對皮膚有強烈的刺激作用；能迅速溶解在血液之中，並長時間與人體血液中的血紅蛋的結合，形成巨大的吞噬性膠體，從而導致人體血液壞死，引起組織蛋白的凝固壞死，對中樞神經系統有抑制作用。動物試驗證明甲醛是肺致癌物。室內含量達30mg/m3時可當即致死。甲醛等醛類氣體的釋放期能緩慢延長至3-5年。在房屋裝修後的1-2個月內有毒氣體的濃度最高，對人體的健康影響最為嚴重。這些有毒有害物質在近期還很難被取代或無法被完全取代。
目前應用較多的有毒氣體消除技術主要有以下幾大類1.採用活性炭等吸附劑進行物理吸附。材料使用一段時間後即會對吸附分子產生飽和，需要再生，其過程不可避免會產生二次汙染問題。(CN Patent1405560，2003；1386578，2002；1386576，2002；US Patent6596909，2003；JP Patent2004089963-A，2004；2004097374-A，2004；2004049297-A，2004)2.甲醛捕捉劑，是一組能與甲醛在一定溫度下起化學反應的苯胺類物質以及具有吸附功能的無機物混合物所組成，可在膠粘劑中摻雜或在板材的表面噴塗以降低板材的甲醛濃度，又稱除臭劑或甲醛粘合劑。這一技術已工業化並應用於板材生產領域。(CN Patent1104567A，1995-07-05；CN Patent200410037055.6；CN Patent
3.TiO2及摻雜型TiO2(摻雜活性炭、稀土、貴金屬，與TiO2結構相似的過渡金屬氧化物等)光催化氧化降解。光催化降解的理論最終產物是CO2和H2O，但在很多實驗中都會產生有毒副產物，造成二次汙染。光催化通常需要利用能量較高的紫外光，而自然光中紫外光成分較低，採用紫外燈照明不僅成本高，對普通室內環境也缺乏可行性。目前在實際應用中採用這種方法的有納米光催化空氣淨化器等。(CN PatentZL 992044685，2000；CN Patent1230917A，1999-10-06；化學と工業，53(2000)1315)4.Ag/Al2O3，Cu/Al2O3，Cu/SiO2以及貴金屬等負載型過渡金屬催化劑，能夠催化氧化去除甲醛氣體，見於文獻報導，但效率較低，且製備方法複雜、價格昂貴，尚未進入實際應用階段。(Cordi E.M.，Falconer J.L.，Appl.Catal.A.，151(1997)179-191；Zhang C.B.，Shi X.Y.，Gao H.W.，He H.，J.Enviromental Science，17(2005)429-432；Millar G. J.，Rochester C.H.，Waugh K.C.，J.Catal.，155(1995)52-58)由於以上技術在實際應用中都有一定的局限性和不足之處，如何解決甲醛汙染仍是廣受關注的環境問題，因而亟需開發簡便易行在常態條件消除醛類氣體的新型技術，有效保護人體健康。
多酸化合物以其酸性、氧化性及可調控的催化性能受到廣泛重視，一些以多酸為催化劑的反應已經實現工業化。釩化合物在催化某些有機反應方面有顯著功效，氧化能力尤為顯著，均相條件下含釩雜多酸催化氧化分解醛類、硫醚和硫醇等的反應均有報導。儘管具有以上優點，但是雜多酸比表面＜10m2/g，因而在多酸的多相催化中選擇合適載體，形成負載型高表面、結構穩定的催化劑特點優化是目前研究的熱點之一。
發明內容
本發明的目的是獲得一種製備簡單、適用性廣、比表面大、負載穩固、環境友好的負載型釩取代磷鉬雜多酸。
本發明的目的是獲得製備簡單、成本偏低的負載型釩取代磷鉬雜多酸的製備方法。
本發明的目的是獲得上述多酸的用途。
本發明提出的負載型釩取代磷鉬雜多酸，釩取代磷鉬雜多酸H3+nPMo12-nVnO40，其中n＝1-3，負載在矽膠或活性炭上，負載量為5-15wt％。
上述多酸是H6PMo9V3O40，H5PMo10V2O40，H4PMo11VO40系列多酸。
本發明中，將矽膠或活性炭分散在磷鉬雜多酸H3+nPMo12-nVnO40，其中n＝1-3的水溶液中，攪拌至幹，60-90℃烘乾處理8-12小時，得到負載型釩取代磷鉬雜多酸。
本發明中，矽膠是細孔多孔矽膠。
本發明中，釩取代磷鉬雜多酸水溶液濃度是8.0×10-3-3.0×10-2mol/L。
本發明中，按釩取代磷鉬雜多酸在矽膠或活性炭上的負載量5-15wt％投料。
本發明中，將矽膠或活性炭分散在多酸水溶液中後超聲處理1-3小時再攪拌至幹。
本發明中，該負載型多酸可通過再生活化而得。
本發明所述的負載型釩取代磷鉬雜多酸作為常溫常壓下催化氧化去除甲醇的應用。
利用本發明所述的製備方法獲得的負載型釩取代磷鉬雜多酸作為常溫常壓下催化氧化去除甲醇的應用。
鉬磷釩多酸易溶於水，對其進行負載後得以固定。如採用粉末狀矽膠作為載體，會有顆粒體積小，容易飄散，回收處理困難等問題。因此，宜採用顆粒狀矽膠或活性炭作為載體，選用市售多孔矽膠或活性炭，成本低廉，有利於產品工業化生產及推廣，載體本身具有吸附性，有害氣體分子吸附到材料表面後即被多酸催化分解，較好的結合了兩者的優點。
本發明以多孔矽膠固體或活性炭為載體，通過浸漬法使多酸牢固負載在矽膠或活性炭上。將矽膠或活性炭置於溶解有一定濃度鉬磷釩多酸的溶液中攪拌至幹後，即可得到鉬磷釩多酸矽膠或活性炭複合材料。
常溫常壓下甲醛的催化氧化消除測試在氣固相流動催化反應體系中進行，空氣(除去二氧化碳後)以一定流速通入甲醛溶液，成為飽和了甲醛蒸汽的空氣，繼續通入裝有催化劑的反應管，反應在室溫下進行，生成的二氧化碳由氫氧化鋇溶液檢測，甲醛尾氣由水吸收。反應一定時間後能檢測到二氧化碳，說明甲醛被深度氧化成了無害的二氧化碳。
本發明採用以工業化生產的多孔矽膠或活性炭作為載體，具有生產價格低廉、活性高、比表面大、壽命長以及有效成分不易脫落的特點，本發明採用簡單的浸漬法製備得到的多酸負載型催化劑可有效去除環境中甲醛有害氣體，且可活化再生利用。
圖1為細孔矽膠負載的H5PMo10V2O40與活性炭負載的H5PMo10V2O40在氣固相流動催化體系中，72小時內甲醛轉化率隨時間變化的情況。反應條件為25℃，空氣空速960h-1，空氣/甲醛＝500∶1。催化劑在相當長的時間內表現出持續分解高濃度的甲醛的效果。
圖2.為細孔矽膠負載的H5PMo10V2O40催化劑在使用60小時後，在40℃空氣環境下放置20小時獲得再生催化劑活性曲線，反應條件同圖1。
圖3為活性炭負載的H5PMo10V2O40的再生催化劑活性曲線，反應條件同圖1。催化劑經一次和兩次再生後均重現了原有的催化活性。
具體實施例方式
實施例1細孔矽膠負載的多酸H3+nPMo12-nVnO40(n＝1-3)的製備將9.0g直徑4mm的球狀細孔矽膠顆粒(比表面650～800m2/g)分散於20ml含1.0g H3+nPMo12-nVnO40的水溶液中，攪拌至幹，60℃烘乾處理12小時，得到H3+nPMo12-nVnO40/矽膠，多酸負載量為9.5～10.0wt％，負載後催化劑比表面為400m2/g。
實施例2活性炭負載的多酸H3+nPMo12-nVnO40(n＝1-3)的製備將0.03g活性炭分散於20ml含0.97g H3+nPMo12-nVnO40(n＝1-3)的水溶液中，超聲波處理2小時後攪拌至幹，90℃烘乾處理8小時，得到活性炭負載的H3+nPMo12-nVnO40(n＝1-3)，比表面為250m2/g。
本發明的實施方式在本發明的範圍內均能獲得如圖所示效果，本領域技術人員根據本發明內容範圍均可不付出創造性勞動即可實施本發明內容，獲得良好效果。
權利要求
1.負載型釩取代磷鉬雜多酸，其特徵是釩取代磷鉬雜多酸H3+nPMo12-nVnO40負載在矽膠或活性炭上，負載量為5-15wt％，其中n＝1-3。
2.負載型釩取代磷鉬雜多酸的製備方法，其特徵是將矽膠或活性炭分散在磷鉬雜多酸H3+nPMo12-nVnO40的水溶液中，攪拌至幹，60-90℃烘乾處理8-12小時，得到負載型釩取代磷鉬雜多酸，其中n＝1-3。
3.如權利要求2所述的製備方法，其特徵是矽膠是細孔多孔矽膠。
4.如權利要求2所述的製備方法，其特徵是釩取代磷鉬雜多酸水溶液濃度是8.0×10-3-3.0×10-2mol/L。
5.如權利要求2所述的製備方法，其特徵是按釩取代磷鉬雜多酸在矽膠或活性炭上的負載量5-15wt％投料。
6.如權利要求2所述的製備方法，其特徵是將矽膠或活性炭分散在多酸水溶液中後超聲處理1-3小時再攪拌至幹。
7.如權利要求2所述的製備方法，其特徵是該負載型多酸通過再生活化而得。
8.如權利要求1所述的負載型釩取代磷鉬雜多酸作為常溫常壓下催化氧化去除甲醇的應用。
9.如權利要求2所述的製備方法獲得的負載型釩取代磷鉬雜多酸作為常溫常壓下催化氧化去除甲醇的應用。
全文摘要
本發明是一種負載型釩取代磷鉬雜多酸、製備方法及其應用。目前普遍使用的醛類氣體消除方法是在室內空氣中噴灑甲醛清除劑或甲醛捕捉劑通過吸附去除，其只能對游離甲醛有清除作用，無法對從人造板材、油漆、塗料中緩慢釋放出來的甲醛清除長期有效。本發明以工業化生產的多孔矽膠或活性炭為載體、以磷鉬釩雜多酸為活性組分通過浸漬法製備得到固體催化劑，該催化劑在常溫常壓條件下對甲醛的氧化反應具有催化活性，可以有效消除空氣中的醛類汙染氣體，氧化生成對人體無害的二氧化碳和水。該催化劑可以長期使用，活化後可重複使用，有益於家居環境消除汙染、淨化空氣、保護人體健康。
文檔編號B01D53/46GK1850336SQ20061002719
公開日2006年10月25日 申請日期2006年6月1日 優先權日2006年6月1日
發明者嶽斌, 周琰, 包任烈, 賀鶴勇 申請人:復旦大學