[发明专利]一种高效消除一氧化碳纳米催化剂

说明书

技术领域

本发明为一种室温去除一氧化碳的整体型催化剂，涉及催化和环保领域。其特征在于采用蜂窝陶瓷或多孔泡沫金属为载体，以先负载掺杂的隐锰钾矿MnO₂为第一活性组分，以后负载氧化态和金属态共存的铂-金为第二活性组分。本发明整体型催化剂的特点是：不需要额外光、热、电等能源的输入，在常温、常湿和大风量的条件下高效稳定地去除空气中的一氧化碳污染物。

本发明还涉及上述催化剂的制备方法。

本发明还涉及上述催化剂应用于各种空气净化器。

背景技术

一氧化碳是主要的室内空气污染物，其危害受到了人们广泛的关注。中国在2002年颁布的《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)中规定室内空气中一氧化碳的卫生标准(最高允许浓度)分别为10mg/m³。因此，去除室内空气中的一氧化碳有重要的意义。净化方法可以粗略地分为吸附法、等离子体技术、化学反应法、光催化法和催化法，其中催化法是一种长效的方法。

日本大阪瓦斯株式会社发明一系列去除一氧化碳催化剂专利(公开号：CN1724152、CN1689964和CN1689963)。在130～180℃温度下对一氧化碳有较好的效果，但是需要热能的输入限制了该催化剂的广泛应用。中国专利CN90106857采用锰、铜氧化物作活性组分来分解。CN1259398A、CN117167674A和CN1357348A都是采用锰、铜、镍和钴氧化物作为活性组分，负载在活性碳上来分解。CN1785507A采用各种锰氧化物作为催化剂在常温下能获得较好的效果。中国专利CN1812835A采用锰与锆、钛中的一种或两种作为催化剂，在150℃得到好的分解的效果。但是抗湿能力差和/或需要额外能量的输入是这些催化剂广泛应用的最大障碍。

本发明的目的是提供一种在室温和高湿度的条件下高效稳定地去除一氧化碳的整体型催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在室温、高湿度条件下能将一氧化碳去除的整体型催化剂。

本发明的另一个目的是提供制备上述整体型催化剂的方法。

本发明还涉及上述催化剂用于各种空气净化器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

本发明提供的催化剂，采用以下方法合成：

1.掺杂的隐锰钾矿MnO₂的制备

(1)氧化还原法主要步骤是：将可溶性锰盐、钛盐和强氧化剂的水溶液按照一定量混合，在80～100℃的水溶液中剧烈搅拌回流2～48h后生成黑色的沉淀物，过滤、洗涤，在100～150℃干燥1～24h，然后在200～800℃焙烧1～36h，得到晶格掺杂钛的隐锰钾矿MnO₂。

(2)离子交换法主要步骤是：晶格掺杂钛的隐锰钾矿MnO₂和硝酸银按适量的比例在过氧化氢水溶液中混合，加入氨水溶液在室温下搅拌交换1～48h，然后过滤、洗涤，在100～150℃干燥1～24h，然后在200～800℃焙烧1～36h，得到本发明掺杂的隐锰钾矿MnO₂。

2.掺杂的隐锰钾矿MnO₂整体型催化剂的制备。

(1)称取一定量上述制备的掺杂的隐锰钾矿MnO₂，加入一定比例的去离子水和粘合剂，其中粘合剂为硅酸盐、氧化铝或碳酸锆铵等无机粘合剂的一种或者多种。根据黏度和粒径的要求，粘合剂与掺杂的隐锰钾矿MnO₂的重量比在1～50％之间，高速搅拌1～24h，得到一定浓度的掺杂的隐锰钾矿MnOX浆液。

(2)采用真空-负压抽提技术将掺杂的隐锰钾矿MnO₂浆液涂覆在预先处理好的蜂窝陶瓷或多孔泡沫金属上，在200～800℃焙烧1～36h，得到掺杂隐锰钾矿MnO₂整体型催化剂。

3.本发明整体型催化剂的制备

(1)将掺杂的隐锰钾矿MnO₂整体型催化剂浸渍在含铂和金的一种或两种贵金属前驱体水溶液中，其中Pt或Au的浓度为0.001～0.050mol/L，80～150℃烘干，200～800℃焙烧1～24h。

(2)将上述负载整体型催化剂于200～600℃的纯氢气中，或氧气和氢气循环处理1～24h使铂和金的氧化态和金属态共存，分别得到本发明整体型催化剂，其中铂-金与掺杂的隐锰钾矿MnO₂的重量比为0～10％，其中铂的含量占合金重量比的0～100％。

本发明技术效果：