[发明专利]一种甲醛降解催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气净化材料领域，具体地说，是一种适用于吸附甲醛气体并得以进行催化氧化降解的多孔复合催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们物质文化水平的提高，室内装饰已经成为时尚，但室内空气污染也越来越严重。甲醛是室内环境中最典型、最严重的污染物之一，其可以从室内装饰、装修所需材料中不断缓慢释放出来，周期长达15年左右，而且其还具有强烈的致癌和促癌作用。我国颁布的国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)中规定的室内空气中甲醛污染物的浓度限值为0.08mg/m³，在室温下约为0.06ppm。我国室内环境中甲醛浓度超标情况严重，根据国家疾病控制中心的抽样检测调查发现，我国大多数城市家庭和办公室中空气甲醛的含量都超过标准十几倍甚至几十倍，而且大多数人80％～90％的时间是在室内度过的，甲醛含量的超标给人们身体健康造成了极大的危害。因此，研究室内空气中甲醛的脱除技术具有十分重要的意义。

目前室内甲醛脱除技术主要以吸附技术和催化技术为主，吸附技术主要采用活性炭、分子筛、多空粘土矿石、活性氧化铝和硅胶等作为吸附剂，此方法简单，但由于吸附材料吸附能力有限，需要定期更换或再生，后期处理较为麻烦，吸附有甲醛的吸附材料一旦投入环境中还是会造成其他水源或是土壤的污染。在催化技术中的光催化技术其主要利用改性后的纳米TiO₂作为光催化剂来分解甲醛，但是其存在需要外激发光源、对可见光利用效率低、催化剂易失活等问题。与此同时，利用催化剂在室温条件下直接将甲醛转化为二氧化碳和水的催化氧化技术成为研究的重点。

在专利号为CN104353465A的发明申请中公开了一种采用并流共沉淀技术制备的甲醛催化氧化的具有核壳结构型催化剂，该催化剂以Co₃O₄为核，以CeO₂为壳，在室温条件下就可以将甲醛完全催化转化，但是该催化剂的CO₂选择性在室温条件下只有10％左右，其催化性能有待进一步地改进。

因此，开发新型的在室温条件下具有优异的甲醛催化氧化催化剂，使其在保持较高甲醛转化率同时进一步提高CO₂的选择性和抗H₂O性能具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种甲醛降解催化剂及其制备方法，其具有吸附甲醛能力的同时可以在室温下高效催化降解甲醛，并具有较高二氧化碳选择性和较强的抵抗水中毒性，从而有效提高对甲醛的空气净化力。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种甲醛降解催化剂主要由质量分数为0.1％～0.5％的纳米金和0.1％～0.5％的纳米铂负载于多孔基体中复合而成，其中，多孔基体为共价有机多孔聚合物COP-4。

根据本发明的一实施例，所述活性组分纳米金的质量分数为0.3％，纳米铂的质量分数为0.5％。

一种甲醛降解催化剂的制备方法，其包括步骤：

S100制备多孔基体，将2，2’-联吡啶和双-(1，5-环辛二烯)镍溶解于干燥的N，N-二甲基甲酰胺，得混合液，间隔地加入1，5-环辛二烯和2，4，6-三-对溴苯基-[1，3，5]三嗪于混合液中，反应得深紫色混合物，混合物冷却后加入浓盐酸，经过滤、洗涤、静置以及超临界萃取，制得共价有机多孔聚合物COP-4；以及

S200超重力负载活性组分，将所述多孔基体加入到含金前驱体和铂前驱体的二甲基甲酰胺溶液中，放置于超重力填充床中于100～250g的超重力条件下处理2～5小时，制得催化剂样品；以及

S300焙烧结合活性组分与多孔基体，将催化剂样品烘干后在氮气气氛下焙烧，再在相同温度的氢气气氛下还原处理，制得甲醛降解催化剂。

根据本发明的一实施例，在步骤S200中，金前驱体为氯金酸。

根据本发明的一实施例，在步骤S200中，铂前驱体为氯铂酸、氯铂酸钾、乙酰丙酮铂中的至少一种。

根据本发明的一实施例，所述步骤S100包括步骤：

S110将2，2’-联吡啶和双-(1，5-环辛二烯)镍加入到干燥的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，并在80℃的温度下快速搅拌至样品完全溶解，得混合液；

S120将1，5-环辛二烯加入混合液中并充分搅拌，再将2，4，6-三-对溴苯基-[1，3，5]三嗪加入其中，并在105℃反应12h，得到深紫色混合物；

S130待混合物冷却后向其中加入浓盐酸至其颜色变为透明的绿色；以及