一種用於室溫高溼度下吸附室內汙染物甲醛的催化劑的製作方法

2024-01-28 01:06:15 1

專利名稱：一種用於室溫高溼度下吸附室內汙染物甲醛的催化劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及環境汙染和技術領域，涉及一種以氧化鈰為基礎的複合氧化物催化 齊U，特別涉及到一種在室溫高溼度的環境下吸附存儲甲醛性能的催化劑。
背景技術：
大多數人80% -90%的時間是在室內度過的，幼兒和老弱病殘者則更長，室內空 氣質量極大地影響著人們的生活質量、健康水平和工作效率。甲醛是室內環境中最典型、最 嚴重的汙染物之一，已經被世界衛生組織確定為致癌和致畸性物質。我國國家標準規定室 內空氣中甲醛最高允許濃度為0. 08mg/m3，在室溫下約為0. 06ppm。但是，據調查我國大多 數城市半數家庭和辦公室中空氣甲醛的含量都超過了這個標準十幾倍甚至幾十倍，給人們 身體健康造成了極大的危害。隨著環保意識的提高，人們對室內甲醛汙染愈發關注。因此， 如何能快速有效的消除室內甲醛汙染已成為研究的熱點。目前，室內空氣中甲醛的治理研究較多的為納米光催化、等離子體催化、催化氧化 及吸附淨化等技術。納米光催化主要以TiO2納米粉體或薄膜作為光催化劑，原料製備方 法複雜，技術要求高，且納米光催化劑需要特定的激 發光源；等離子體催化技術雖然可在常 溫、常壓下分解有害氣體，但是會產生一氧化碳、臭氧和氮氧化物等副產物，且等離子體設 備價格昂貴；傳統的催化技術將甲醛分解需要在一定溫度下完成(一般在200°c以上)，目 前新型的催化氧化技術，如已取得國家發明專利(專利號CN101053832和CN101380574)雖 然可在室溫下將甲醛完全氧化分解為CO2和H2O,但是效率較高的多集中於貴金屬鉬催化劑 上，並且沒有考慮室內高溼度的氣氛。室內空氣的吸附淨化技術大多利用活性炭、分子篩、活性氧化鋁等作為吸附劑。但 室內空氣成分組成複雜，溼度大，甲醛分子小且極性和水相近，因此水蒸氣的存在會和甲醛 產生競爭吸附，使吸附劑的吸附效率下降。因此，亟需開發一種效率較高的能在室溫高溼度 條件下吸附甲醛的催化劑。

發明內容
本發明提供了一種在室溫高溼度環境下吸附甲醛的高效率催化劑，用於室內空氣 的淨化，解決在室溫高溼度環境下普通催化劑由於水的競爭吸附使甲醛吸附能力下降的問 題。本發明的技術方案是該催化劑以氧化鈰為基礎並結合不同的金屬氧化物和過渡 金屬，通過共沉澱方法製備出不同配比不同組成的鈰基複合氧化物固溶體。由於形成固溶 體使該催化劑各金屬間具有極強的相互作用，極大的提高了鈰基複合氧化物在室溫高溼度 氣氛下吸附甲醛的能力。所述的金屬氧化物是第四周期可變價的過渡金屬氧化物；所述的 過渡金屬是第I副族。前述的金屬氧化物可以是二氧化鈦、氧化錳、氧化鐵、氧化鈷、氧化鋅等其中一種 或一種以上氧化物的混合物。過渡金屬可以是銅、銀、金等中的一種或一種以上的混合物。
本發明的效果和益處是，所提供的催化劑製備工藝簡單，在室溫高溼度下具有很 強的吸附甲醛能力，克服了活性炭等在高溼度環境下甲醛吸附能力下降的問題，並且在 相當長的時間內活性保持不變。催化劑層的溫度是20°C，甲醛的濃度是90ppm，氧氣是 21vol. %，相對溼度為50%，氣體空速是βΟΟΟΟΙΓ1。


附圖為本發明製備的不同組成的鈰基複合氧化物的吸附性能和其他材料的測試 對比圖。測試條件:90ppm甲醛，21% O2, RH (Relative humidity) = 50%, N2為平衡氣，空 速 SOOOOtr1。圖中■ MnOx-CeO2 ； · Cu-MnO x-CeO2 ； ▲ Ag-MnOx-CeO2 ； ★ CeO2 ； HZSM-5。
具體實施例方式以下以鈰基複合氧化物製備為實施例詳細敘述本發明的具體實施例。實例1 鈰基複合氧化物Cu-MnOx-CeO2(1)按 Cu(NO3)2 ·3Η20 KMnO4 Mn(NO3)2 Ce (NO3)3 ·6Η20 = 1 2 2 5 的 摩爾比計算，先稱取4. 342g的Ce (NO3) 3 · 6H20和0. 632g的KMnO4,加入IOOml的去離子水 製成溶液。(2)在磁力攪拌下，向上述(1)的溶液中加入50ml，0. 12mol · L—1的MnNO3溶液和 25ml,0. 08mol · L-1 的 Cu(NO3)2 溶液。(3)用2mol · L—1的KOH將上述溶液的pH調至10. 5，50°C下攪拌2h。(4)停止攪拌後將溶液(3)陳化10h，然後過濾，並用去離子水及無水乙醇洗滌，然 後將所得沉澱物放入烘箱110°c乾燥12h。(5)將此氧化物在500°C下焙燒6h，製得超細粒子鈰基複合氧化物Cu-Mn0x-Ce02。實例2 鈰基複合氧化物Cu-TiOx-CeO2(1)按 Cu(NO3)2 · 3H20 Ti(OC4H9)4 Ce (NO3) 3 · 6H20 = 1 4 5 的摩爾比計 算，先稱取4. 342g的Ce(NO3)3 ·6Η20和2. 723g的Ti (OC4H9)4,力口入IOOrnl的乙醇製成溶液。(2)在磁力攪拌下，向上述(1)的溶液中加入25ml，0· 08mol -L"1的Cu (NO3)2溶液。(3)用2mol · L—1的KOH將上述溶液的pH調至10. 5，50°C下攪拌2h。(4)停止攪拌後將溶液(3)陳化10h，然後過濾，並用去離子水及無水乙醇洗滌，然 後將所得沉澱物放入烘箱110°c乾燥12h。(5)將此氧化物在500°C下焙燒6h，製得超細粒子鈰基複合氧化物Cu-Ti0x-Ce02。實例3 鈰基複合氧化物Cu-ZnOx-CeO2(1)按 Cu(NO3)2 · 3H20 Zn(NO3)2 · 6H20 Ce(NO3)3 · 6H20 =1 4 5 的摩爾 比計算，先稱取 4. 342g 的 Ce(NO3)3 · 6H20 和 2. 380g 的 Zn (NO3)2 · 6H20，加入 IOOrnl 的去離 子水製成溶液。(2)在磁力攪拌下，向上述(1)的溶液中加入25ml，0· 08mol -L"1的Cu (NO3)2溶液。(3)用2mol · L—1的KOH將上述溶液的pH調至10. 5，50°C下攪拌2h。(4)停止攪拌後將溶液(3)陳化10h，然後過濾，並用去離子水及無水乙醇洗滌，然 後將所得沉澱物放入烘箱110°c乾燥12h。
(5)將此氧化物在500°C下焙燒6h，製得超細粒子鈰基複合氧化物Cu-Zn0x-Ce02。實例4 鈰基複合氧化物Cu-FeOx-CeO2(1)按 Cu(NO3)2 · 3H20 Fe(NO3)2 · 9H20 Ce(NO3)3 · 6H20 =1 4 5 的摩爾 比計算，先稱取 4. 342g 的 Ce(NO3)3 · 6H20 和 3. 232g 的 Fe (NO3)2 · 9H20，加入 IOOml 的去離 子水製成溶液。(2)在磁力攪拌下，向上述(1)的溶液中加入50ml，0· 12mol · L—1的MnNO3溶液和 25ml,0. 08mol · L-1 的 Cu(NO3)2 溶液。(3)用2mol · L—1的KOH將上述溶液的pH調至10. 5，50°C下攪拌2h。(4)停止攪拌後將溶液(3)陳化10h，然後過濾，並用去離子水及無水乙醇洗滌，然 後將所得沉澱物放入烘箱110°c乾燥12h。(5)將此氧化物在500°C下焙燒6h，製得超細粒子鈰基複合氧化物Cu-Fe0x-Ce02。實例5 鈰基複合氧化物Ag-MnOx-CeO2(1)按 Ag (NO3)2 KMnO4 Mn(NO3)2 Ce (NO3) 3 · 6H20 = 1:2:2: 5 的摩爾 比計算，先稱取4. 342g的Ce (NO3) 3 · 6H20和0. 632g的KMnO4,加入IOOml的去離子水製成溶液。(2)在磁力攪拌下，向上述(1)的溶液中加入50ml，0· 12mol · L—1的MnNO3溶液和 25ml,0. 08mol · Γ1 的 AgNO3 溶液。(3)用2mol · L—1的KOH將上述溶液的pH調至10. 5，50°C下攪拌2h。(4)停止攪拌後將溶液(3)陳化10h，然後過濾，並用去離子水及無水乙醇洗滌，然 後將所得沉澱物放入烘箱110°c乾燥12h。(5)將此氧化物在500°C下焙燒6h，製得超細粒子鈰基複合氧化物Ag-Mn0x-Ce02。
權利要求
一種用於室溫高溼度下吸附室內汙染物甲醛的催化劑，其特徵是所述的甲醛吸附淨化催化劑的主要吸附活性組分是鈰基複合氧化物固溶體；該鈰基複合氧化物固溶體以氧化鈰為基礎並結合不同的金屬氧化物和過渡金屬，通過共沉澱方法製備出不同配比不同組成的鈰基複合氧化物固溶體；所述的金屬氧化物是第四周期可變價過渡金屬氧化物；所述的過渡金屬是第I副族過渡金屬。
2.根據權利要求1所述的一種用於室溫高溼度下吸附室內汙染物甲醛的催化劑，其特 徵是所述的金屬氧化物是二氧化鈦、氧化錳、氧化鐵、氧化鈷、氧化鋅中一種或一種以上氧 化物的混合物；過渡金屬是銅、銀、金中的一種或一種以上的混合物。
3.根據權利要求1所述的一種用於室溫高溼度下吸附室內汙染物甲醛的催化劑，其特 徵是所述的過渡金屬是銅、銀、金中的一種或一種以上的混合物。
全文摘要
一種用於室溫高溼度下吸附室內汙染物甲醛的催化劑，屬於汙染控制和技術領域。其特徵是以氧化鈰為基礎並通過添加不同金屬氧化物和過渡金屬，通過共沉澱方法製備出不同配比不同組成的鈰基複合氧化物固溶體。金屬氧化物是二氧化鈦、氧化錳、氧化鐵、氧化鈷、氧化鋅中一種或一種以上氧化物的混合物；過渡金屬是銅、銀、金中的一種或一種以上的混合物。本發明的有益效果是所提供的催化劑製備工藝簡單，在室溫高溼度下具有很強的吸附甲醛能力，克服了活性炭等在高溼度環境下甲醛吸附能力下降的問題，並且在相當長的時間內活性保持不變。
文檔編號B01D53/72GK101829582SQ20101030049
公開日2010年9月15日 申請日期2010年1月21日 優先權日2010年1月21日
發明者徐勇, 朱愛民, 石川, 陳冰冰 申請人:大連理工大學