[发明专利]一种消除甲醛的负载型催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于催化氧化的负载型催化剂及其制备方法，特别涉及一种消除甲醛的负载型催化剂及制备方法和用途。

背景技术

随着各种建筑装饰材料被广泛使用，室内装修和家具制造要使用大量人造板材，而其制造过程中需大量使用毒性高的甲醛为原料。甲醛是一种无色的强烈剌激性气体，释放年限长达数年，已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，其释放污染，会造成眼睛流泪，眼角膜、结膜充血发炎，皮肤过敏，鼻咽不适，咳嗽，急慢性支气管炎等呼吸系统疾病，亦可造成恶心、呕吐、肠胃功能紊乱。严重时还会引起持久性头痛、肺炎、肺水肿、丧失食欲、甚至导致死亡。根据国家强制性标准，关闭门窗1小时后，室内每立方米空气中，甲醛释放量不得大于0.08mg；如达到0.1～2.0mg，50％的正常人能闻到臭气；达到2.0～5.0mg，眼睛、气管将受到强烈刺激，出现打喷嚏、咳嗽等症状；达到10mg以上，呼吸困难；达到50mg以上，会引发肺炎等危重疾病，甚至导致死亡。目前，用于消除甲醛的各种空气净化器主要采用活性炭为吸附剂，此种方法较为简单，但净化周期长，且活性炭需要定期更换。而公认的较为理想的甲醛消除方法是采用催化氧化技术使甲醛在低温下氧化分解为无害的H₂O和CO₂，该法高效、环保，能从根本上消除甲醛污染。如在专利CN1698932A中报道了采用多孔陶瓷为载体，以稀土氧化物为涂层，再负载少量的贵金属成分的催化剂可实现低浓度甲醛(0.4ppm)100％转化，但该催化剂不适用于高浓度甲醛催化氧化消除。此外，该催化剂使用温度较高(80～100℃)，需要附加外在的加热条件，使用较为不便。而在专利ZL98115808.0中报道了采用TiO₂制备成的纳米固体超强酸光催化剂用以实现甲醛消除，但该法技术要求高，需要特定的激发光源，不利于推广应用。此外，纳米光催化剂制备工艺复杂，可行度较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有的用于甲醛消除催化剂使用温度较高、需要特定激发光源等不足之处，提供了一种高活性、使用温度低的用于甲醛消除的催化剂及制备方法和用途。该催化剂可在无需其他附加装置的条件下将甲醛催化氧化而转化成无害的H₂O和CO₂，进而实现甲醛的绿色消除。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种消除甲醛的负载型催化剂，该催化剂包括惰性载体、A的氧化物和贵金属M，其特征在于：所述惰性载体为γ-Al₂O₃或介孔Al₂O₃或纯硅介孔材料，贵金属M选自Pt、Ru、Rh、Pd、Au中的一种，A选自Ce，Co，Zn，Fe，Ti中的一种，其中A与Al或A与Si的摩尔比为1∶5～25，催化剂中贵金属M的质量百分比为0.2％～5％。将A的化合物浸渍到惰性载体上，经干燥、焙烧后得到载体，然后在载体上负载贵金属成分制得该催化剂。

上述催化剂具体的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用γ-Al₂O₃或介孔Al₂O₃或纯硅介孔材料中的一种作为惰性载体，按比例称取一定量的A的化合物和惰性载体，将A的化合物加溶剂溶解后加入惰性载体并浸渍6～24小时；所述按比例即上述的A与Al或A与Si的摩尔比为1∶5～25，

所述纯硅介孔材料为硅胶，MCM-41，SBA-15；MCM-41是一种新型的纳米结构材料，具有孔道呈六方有序排列、大小均匀、孔径可在2-20nm，范围内连续调节、比表面积大等特点；SBA-15为高有序程度平面的六方相，孔尺寸可以从4.6-30nm；这二种物质都可从市场上购得。所述A的化合物为Ce，Co，Zn，Fe，Ti的化合物中的一种；且选自卤化物、硝酸盐或可溶性有机酸盐等中的一种，所述溶剂为H₂O、甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇中的一种；溶剂的加入量能够完全溶解A的化合物；

(2)将(1)在60～180℃下烘干，经300～800℃焙烧4～12h得到载有A的氧化物的惰性载体。

(3)配制贵金属M的氯化物溶液、硝酸盐溶液或水溶性有机配合物溶液中的一种，加热至50～80℃温度；

(4)恒温搅拌下，用沉淀剂调节步骤(2)所得溶液的pH值至5～9；所述沉淀剂选自尿素、氨水、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。