[发明专利]一种用于常温氧化CO、甲醛的整体式催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于常温氧化CO、甲醛的整体式催化剂及其制备方法，属于环境工程领域。

背景技术

CO是有毒有害气体，当空气中CO的含量为2.0×10^-5mol/L时，在两个小时内人就会出现头晕呕吐现象，当含量达到5.4×10^-4mol/L时，就会在1min～3min内致人死亡。甲醛也为毒性较高的室内环境污染物，人们长期居住于甲醛超标的环境中，可增加患癌的可能。因此CO、甲醛消除特别是低温消除有很重要的实际应用价值。

由于催化氧化法相对于其他方法(如吸附法)有无可比拟的优势，而目前消除环境中产生的CO主要采用催化氧化法。消除CO所用的催化剂主要有两种，一种为非贵金属催化剂，一种为贵金属催化剂。非贵金属催化剂虽然价格低廉，但是需要加热到一定的温度才能达到消除CO的效果，而且抗毒能力较差，例如最常用的霍加拉特催化剂，但是需要加热到约80℃才能达到消除CO的效果，而且抗水中毒能力差；贵金属催化剂，虽然在常温下能够消除环境中的CO，但是大部分是颗粒状的，需要的贵金属含量高，阻力大，催化剂强度差，不利于大规模使用，例如卢冠中等[中国专利号CN101380575A]，是把贵金属Au-Rh(或者Pt)负载到TiO₂的复合氧化物催化剂上，其中Au在催化剂中的含量1-10％，Rh在催化剂中的含量是0-10％；安立敦等[中国专利号CN1125638]发明的Au/Fe₂O₃催化剂样品强度很差，比较难于实际应用。现在的汽车尾气催化剂所用堇青石蜂窝催化剂，利用了载体机械强度高、传质阻力小、耐高温等优点，提高了贵金属的利用率，但是这种催化剂在常温下不能消除CO。

消除室内空气中甲醛的方法主要是吸附法，此法比较简单，但吸附容量有限，吸附剂更换周期短。等离子体催化技术在常温可以分解有害气体，但是会造成二次污染。目前催化氧化法研究较多的是光催化、非贵金属和贵金属催化剂。光催化主要以纳米TiO₂作为光催化剂，但需要特定的发光源，维护费用高。非贵金属催化剂虽然价格便宜，但需要在加热状态下才能完全消除甲醛的效果，运行成本高。贵金属催化剂大多数是颗粒状，例如中国专利CN101053832A用负载铂的锰铈复合氧化物催化剂，铂的含量为0.1～5％时，在常温下获得较好的效果，但存在成本高、阻力大、催化剂强度差等缺点。采用蜂窝状载体，虽然解决阻力和催化剂强度的问题，但在成本控制方面做的不够理想，如中国专利ZL200510067178.9，以堇青石多孔陶瓷为载体，以稀土氧化物为涂层，以金为活性组分，该催化剂需要在100℃以下将甲醛氧化，未能做到在低温情况下完全氧化；中国专利CN101274281A，以涂有Co-Ce-Sn多孔复合氧化物的堇青石蜂窝陶瓷为载体，负载0～10％的Pt，在常温条件下能将甲醛氧化，但成本较高。

目前未见国内外关于同时消除CO和甲醛催化剂报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决非贵金属催化剂运行成本高，抗毒能力差，贵金属催化剂价格昂贵、阻力大、催化剂强度差等问题，而提供了一种用于常温氧化CO、甲醛的整体式催化剂及其制备方法。

本发明的一种用于常温氧化CO、甲醛的整体式催化剂，包括载体、涂层、Pt、Pd和助剂；

其中载体为陶瓷、活性炭、合金、金属丝网，结构为蜂窝状、纤维状、泡沫状、管状、丝网；

涂层包括主体涂层和辅助性涂层，主体涂层为任意比例组合的氧化铝和氧化钛；辅助性涂层为下列一种或一种以上任意比例组合：氧化镍、二氧化锰、氧化锌、氧化铁、氧化铈、氧化锆。

助剂是下列一种或一种以上任意比例组合：Co、Ce、Zr、Cu、Au、Mo、Cd、Ag、Fe的单质或其氧化物。

催化剂中各组分含量与载体重量的比较关系如下：

Pt的重量为载体重量的0.01％～10％，

Pd的重量为载体重量的0.01％～10％，

主体涂层的重量为载体重量的1.0％～20％，

辅助性涂层的重量为载体重量的0.01％～20％，

助剂的重量为载体重量的0.01％～20％，

Pt、Pd的粒径均为1nm～30nm，Pt、Pd的纯度均高于99.9％。

其中，催化剂中各组分的最佳含量与载体重量的比较关系如下：

Pt的最佳重量为载体重量的0.08％～0.8％，

Pd的最佳重量为载体重量的0.2％～1.2％，

主体涂层的最佳重量为载体重量的2％～10％，