[发明专利]整体式催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及整体式催化剂及其制备方法，尤其涉及用于去除(室内)挥发性有机化合物的整体式催化剂及其制备方法。

技术背景

目前，从建筑材料、家具材料以及消费品中释放的挥发性有机化合物(VOC)对人类的健康不利，并且人们越来越关注其产生的危险。在密闭的建筑物中，甲醛被认为是一种主要的室内污染物。长期接触即使含有少量甲醛(ppm级)的室内空气被认为会导致鼻腔瘤，并会刺激眼睛、呼吸道和皮肤的粘膜。由于对甲醛排放的日益关注，减少其排放是存在显著的实际利益，特别是在室温下时。使用多孔材料的物理吸收、以及物理吸附和化学反应的组合能在短期内有效地消除甲醛排放。所述化学反应是将化学试剂如高锰酸钾和有机胺浸渍到吸附材料上。然而，因为这些吸附材料的去除能力有限，故它们的整体效率并不是那么有前景。

由于VOC可以在低得多的温度下在催化剂存在下氧化成CO₂，因此，催化剂氧化是消除挥发性有机化合物排放中最有前途的技术之一。经证实，负载的贵金属(铂、铑、钯和金等)是所述催化氧化反应中有前途的催化剂。已经调查发现，包括二氧化钛、二氧化锰、氧化铁、氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铟、氧化铈和四氧化三钴的各种金属氧化物粉末、诸如MnOx-CeO₂和Co₃O₄–CeO₂的复合材料以及诸如二氧化硅的非金属氧化物可以作为贵金属催化剂的固体载体用于在室温下完全分解甲醛，但是这些粉末负载方法往往会导致过滤器的背压/降压高。

现有技术中，一些负载的催化剂涂覆在在惰性蜂窝体陶瓷上，用于去除甲醛。首先，将无机氧化物粉末(氧化铈、氧化镧、氧化铝、二氧化钛等)作为催化剂载体涂覆在蜂窝体陶瓷上。然后，将贵金属(铂，钯等) 作为催化中心涂覆到整体式无机氧化物上。虽然这些蜂窝负载的催化剂可以在室温下一定程度地去除甲醛，但是其性能仍然不是很满意，且其制备方法很复杂。

因此，需要提供一种新的整体式催化剂及其制备方法，用于去除挥发性有机化合物。

发明内容

本发明示例实施方式的目的在于解决现有技术中存在的上述和其它的不足。

一方面，本发明提供一种整体式催化剂，所述催化剂包括：

(1)TiO₂多孔陶瓷；和

(2)贵金属纳米颗粒；

其中，所述贵金属纳米颗粒直接施加到所述TiO₂多孔陶瓷上。

在一些实施方式中，所述贵金属纳米颗粒选自金、银、铂族金属或它们任意的组合。

在一些实施方式中，所述TiO₂多孔陶瓷选自TiO₂蜂窝陶瓷，TiO₂泡沫陶瓷或它们的组合；优选地，所述TiO₂多孔陶瓷包括TiO₂蜂窝陶瓷整料；优选地，所述TiO₂多孔陶瓷包括壁流式蜂窝体结构、直流式蜂窝体结构或它们的组合；优选地，所述TiO₂多孔陶瓷包括直流式蜂窝体结构。

在一些实施方式中，以所述整体式催化剂的总重量计，所述贵金属纳米颗粒的量为0.0001-10重量％，优选地，所述贵金属纳米颗粒的量为0.001-1重量％。

在一些实施方式中，所述TiO₂多孔陶瓷中的TiO₂相包括锐钛矿相、金红石或者它们的组合。在一些实施方式中，所述TiO₂多孔陶瓷中的TiO₂相包括锐钛矿相。

在一些实施方式中，所述TiO₂多孔陶瓷的孔密度为10-2000cpsi；优选地，所述TiO₂多孔陶瓷的孔密度为100-600cpsi。

在一些实施方式中，所述TiO₂多孔陶瓷包含至少10重量％的TiO₂；优选地，所述TiO₂多孔陶瓷包含至少50重量％的TiO₂。

另一方面，本发明提供一种制备所述整体式催化剂的方法，所述方法包括：

提供TiO₂多孔陶瓷；和

将贵金属纳米颗粒直接施加到所述TiO₂多孔陶瓷上。