[发明专利]室温催化氧化脱除甲醛的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种能够在室温下高效稳定催化氧化去除甲醛的催化剂及其制备方法，所述甲醛脱除催化剂以贵金属‑非贵金属纳米合金为活性组分，以自制CeO₂为载体，其通式表述为M1M2/CeO₂，式中M1代表贵金属Ru、Rh、Pt、Pd中的一种，M2代表非贵金属Fe、Co、Ni、Cu中的一种，按质量百分比，催化剂各组分的含量是M1为0.05%~5%，最好是0.1%~3%，M2为1%~15%，最好为2%~12%，余量为载体CeO₂。制备方法：以水热法制CeO₂载体，以醇热还原法将贵金属‑非贵金属纳米合金颗粒负载CeO₂载体。所制备催化剂具有优良的室温催化氧化脱除甲醛催化性能，且具有良好的稳定性。

技术领域

本发明涉及在室温、常湿条件下将空气中的甲醛污染物完全氧化成无害的二氧化碳和水的高效稳定催化剂及其制备方法，适用于去除人造板生产车间、居室、家居建材市场等封闭或半封闭空间的甲醛污染，属于化工工业催化、环境保护、催化材料技术领域。

背景技术

甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用，甲醛在室内达到一定浓度时，人就有不适感。大于0.08m³的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等。新装修的房间甲醛含量较高，是众多疾病的主要诱因。甲醛对眼、鼻、喉的黏膜有强烈的刺激作用，最普遍的症状就是眼睛受刺激和头痛，严重的可引起过敏性皮炎和哮喘。由于甲醛可与蛋白质反应生成氮次甲基化合物而使细胞中的蛋白质凝固变性，因而可抑制细胞机能。此外，甲醛还能和空气中的离子性氯化物反应生成二氯甲基醚，而后者是一种致癌物质。甲醛可被室内的高比表面材料吸附富集，当室内温度升高时又重新释放出来，加剧污染效应。我国《室内空气质量标准》规定室内空气中甲醛的限值为0.10mg/m³。

目前，用于消除甲醛的主要技术是采用活性炭作为吸附剂，此种方法较为简单，但净化周期长，且活性炭需要定期更换。较为理想的甲醛消除方法是催化氧化技术，该法是在催化剂的催化作用下，利用空气将甲醛催化氧化为对人类完全无害的H₂O和CO₂。催化氧化消除甲醛技术的关键在于低成本且低温高效（最好是室温）稳定的催化剂的研发。能在室温较为有效消除甲醛的催化剂多为贵金属催化剂，如纳米立方体CeO₂负载的Pd（1wt%）催化剂能在室温和空速为10000 h⁻¹条件下有效脱除甲醛（浓度：600ppm）（Environmental Science&Technology2015, 49, 8675−8682）。与常规浸渍法相比，沉积-沉淀法制备且经甲醛溶液预还原的Pt/TiO₂催化剂具有良好的甲醛脱除性能，即使Pt的负载量低至0.4 %和在室温条件下，连续测定的100 h内，能稳定有效的脱除甲醛，但该催化剂仅适用于脱除低浓度的甲醛（50 ppb）（Chinese Journal of Catalysis 201536 188–196）。0.1%Pt/TiO₂催化剂在水蒸气（湿度30%）存在条件下，在室温可完全脱除污染浓度为22 ppm的甲醛，但在干燥条件下，完全脱除同样量甲醛，Pt的负载量要高达1%（Applied Catalysis B: Environmental 2015163 436–443）。低成本（低贵金属用量）、室温高效且持久有效的甲醛消除催化剂仍是研发热点和难点。

发明内容

本发明的目的是提供室温活性高、稳定性好且成本低（低贵金属用量）的一种催化氧化脱除甲醛的催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：