[发明专利]室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化材料及其制备方法，特别是涉及一种室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料及制备方法。

背景技术

在新装修的住房及工作场所内，由于广泛使用大量的板材家具及装饰材料所带来的有害气体污染尤其是甲醛气体对人类生存健康造成严重威胁。甲醛是一种一种无色有强烈刺激性气味的气体，能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛等不良反应，严重的会危及生命。装修材料中释放的甲醛主要来自于粘合剂、涂料中，挥发性差，缓慢释放长达十几年，因此研制室温下消除甲醛的材料具有重要的现实意义。

甲醛的去除方法一般有吸附法，催化氧化法，生物脱除法，化学反应法等。吸附法最常用的是活性炭，一般需要将活性炭改性以提高吸附性能。催化氧化法具有较高的脱除效率和使用寿命，能使甲醛在低温下氧化分解为无害的H₂O和CO，是公认的较为理想的甲醛脱除方法。

活性炭具有比表面积高，吸附性能好，负载于其上的贵金属易回收等优点，因此活性炭常被用作催化剂的载体。以活性炭为载体可提高活性组分的分散度及稳定性，一般将活性炭通过强氧化剂处理、负载金属氧化物加以改性来提高催化剂的性能。以活性炭为载体制备的催化氧化剂一般具有吸附和催化氧化的双重功效。

经过对现有技术的检索发现：文献公开了一种消除甲醛的负载型催化剂及其制备方法和用途，该催化剂是将金属氧化物浸渍到惰性载体上经焙烧后再负载贵金属成分制得。催化剂所用的惰性载体为γ-Al₂O₃或介孔Al₂O₃或纯硅介孔材料，贵金属选自Pt、Ru、Rh、Pd、Au中的一种，金属氧化物选自氧化铈，氧化钴，氧化锌，氧化铁，氧化钛中的一种。该催化剂在低温下能保持对甲醛较高的活性和稳定性，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CO，但在反应温度为100℃时甲醛转化率仅为91.5％。

又经检索发现，文献公开了一种用于消除甲醛的催化剂及其制备方法和用途。该催化剂以溶胶凝胶法或模板法制备复合氧化物载体，再将载体加入到贵金属的盐溶液中，经洗涤、烘干、焙烧制得。在反应温度为40℃时，甲醛的最高转化率可达94.6％，但并未对催化剂的使用寿命做评价，不能完全反映出催化剂对甲醛的净化效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料及其制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的：

该催化材料以强氧化剂处理过的活性炭为载体，经金属氧化物改性后负载贵金属活性组分制备而成。

本发明提供一种室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料，其特征在于，所述催化材料质量百分比组成为：贵金属活性组分为0.1～2％、金属氧化物为1～20％，活性炭载体78～98.9％。

所述的活性炭载体为块状蜂窝活性炭，孔隙率为50、100、150、200孔/平方英寸中的一种或其组合。

所述的贵金属活性组分为金、钯、钌、铑、铂中的一种或其组合。

所述的金属氧化物为氧化锌、氧化钴、氧化锰、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化钕中的一种或其组合。

本发明提供一种室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、活性炭前处理：配制10％的硝酸和10％的双氧水溶液混合均匀，将活性炭浸渍其中1～8小时，取出后于60～120℃烘干；

第二步、活性炭改性：配制所需浓度的金属硝酸盐溶液，将前处理过的活性炭等体积浸渍1～8小时后，于60～120℃烘箱中干燥干燥2～10小时；将干燥后的活性炭在真空或氮气保护下，于200～350℃焙烧1～4小时，制得改性活性炭；

第三步、负载活性组分：配制一定浓度的贵金属氯化物溶液，20～60℃下等体积浸渍改性活性炭1～8小时后取出；配制一定浓度的硼氢化钠(NaBH₄)溶液，20～60℃下还原取出的活性炭1～10小时，用去离子水洗涤，过滤，60～120℃干燥2～10小时，制得室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料。

第二步所述的金属硝酸盐为硝酸锌、硝酸钴、硝酸锰、硝酸钛、硝酸镁、硝酸锆、硝酸镧、硝酸铈、硝酸钕中的一种或其组合。