[发明专利]耐臭氧氧化的低浓度有机化合物吸附催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种耐臭氧氧化的吸附催化材料及其制备方法，涉及室内空气净化领域。该材料可在室温下吸附低浓度有机化合物，然后利用高压放电产生的含臭氧低温等离子体原位催化氧化吸附态的有机化合物，并使材料的吸附能力得到再生。

背景技术

处理室内空气低浓度有机化合物的成熟技术方法是吸附。对于甲醛，还可采用室温化学催化实现。正在研究且具备应用前景的技术方法是低温等离子体氧化以及低温等离子体协同催化氧化。吸附存在的主要问题是吸附材料有效吸附有机化合物的类型和吸附容量有限。为了净化室内空气共存的多种有机化合物，需要多种具有不同吸附特性的吸附材料组合使用，而且吸附材料达到饱和之后，需要取出并对其进行再生或更换处理，费时费力。室温化学催化已被证明是室内低浓度甲醛的有效净化方法，专利ZL200410102837.3、ZL200710121423.9等报道了此方面的技术方案。存在的问题是，这些发明专利文献所报道的催化材料不适用于室温下高效净化室内空气低浓度苯系物之类常见挥发性有机化合物的净化处理。低温等离子体氧化和低温等离子体协同催化氧化被认为是具有实际应用前景的低浓度有机化合物净化方法，但在实用的高空速条件下，能耗高和二次污染问题至今未解决。正因为如此，在高空速条件下吸附室内空气之类环境存在的多种有机化合物，在低空速条件下利用高压放电产生的含臭氧低温等离子体原位催化氧化吸附态有机化合物，并同步净化臭氧和高压放电产生的有害副产物，使吸附催化材料得以再生，是一种可行的技术方案。显然，开发出能够有效吸附多种有机化合物，而且借助臭氧和高压放电产生的其它等离子体原位催化氧化吸附态有机化合物的吸附催化材料是该技术方案迈向实用化的关键。

现有技术中已有一些有关净化低浓度有机化合物吸附、催化材料及其制备方法的专利被公开。例如CN1724138公开了一种含纳米氧化锌微粒的多孔炭吸附剂及其制备方法和用途。CN1554447公开了一种超细活化复合吸附型室内空气净化剂。这两种公开的吸附剂均含有活性炭，存在臭氧烧蚀炭的问题，不能满足臭氧或低温等离子体原位催化氧化吸附态有机化合物的需要。CN102941111A、CN101380574、CN1795970、CN1714930等均公开了室温催化净化甲醛的催化剂及其制备方法，这类催化剂只能解决低浓度甲醛问题，在这类催化剂的表面，不能实现臭氧和其它低温等离子体原位催化氧化吸附态非甲醛类有机化合物的需要。

总之，目前公开报道的吸附、催化材料普遍存在功能单一的问题。具体表现在不具备既吸附甲醛之类小分子有机化合物，又能够吸附苯系物之类大分子有机化合物的能力。有些材料抗强氧化能力弱，在臭氧和高压放电产生的其它等离子体环境中易老化失活，在较短时间内出现吸附和催化净化性能显著降低的现象。

发明内容

针对室内空气低浓度有机化合物净化领域存在的上述不足，本发明提供了一种耐臭氧氧化的低浓度有机化合物吸附催化材料及其制备方法。该吸附催化材料以HZSM-5分子筛为载体，以银、锰、铈中的至少一种为活性组分，优选银锰或铈锰两种活性组分，采用浸渍法制备而成。该吸附催化材料的比表面大于380m²/g，孔容积为0.1～0.2cm³/g，孔径分布主要介于5～8nm之间。该吸附催化材料对甲醛的吸附量可达38.6mg/g，对甲苯的吸附量可达147.8mg/g。利用高压放电产生的低温等离子体可实现该吸附催化材料表面吸附态有机化合物的催化氧化，从而使该吸附催化材料的吸附能力得到再生。因此该吸附催化材料可应用于各类建筑物室内空气低浓度有机化合物和工业有机废气的净化处理。

该吸附催化材料的制备方法主要包括以下步骤：

第一步，将多孔性无机氧化物载体（HZSM-5分子筛）浸泡于金属活性组分的可溶化合物水溶液中，旋蒸2～6小时。所述金属活性组分的可溶化合物水溶液为硝酸锰溶液、硝酸银溶液、硝酸铈溶液中的一种或两种以上。所述可溶化合物水溶液的浓度为0.1mg/mL～10mg/mL。

第二步，将浸渍后的浆液真空干燥，之后在100～110℃条件干燥12～24小时。

第三步，在空气条件下，于马弗炉400～600℃焙烧4～8小时，即得所需吸附催化材料。

本发明的优点在于：

（1）本发明提供的制备方法简单，容易实现，所采用药品、试剂、设备等均常见易得。