[发明专利]一种分解乙烯的方法、其在空气净化和蔬果保鲜中的应用

说明书

技术领域

本申请涉及碳纳米管担载贵金属催化剂常压及常/低温常压下催化降解乙烯技术，属于无机纳米催化材料领域。

背景技术

随着人类文明的不断发展，工业化进程的推进，化石燃料的使用给人类的生活带来巨大的经济财富的同时，由于化石燃料的不充分燃烧导致大气污染，也给人类的健康带来了极大的危害。化石燃料的不充分燃烧导致乙烯气体的排放以及自然界中植物在生长过程中释放乙烯气体，导致大气中乙烯气体的含量不断升高。据文献报道，每年释放到大气层中的乙烯达18-45×10⁶吨。空气中微量的乙烯经过一系列演变，最终会形成光化学烟雾，导致严重的大气污染，给人类的健康与生存带来了极大的危害。在国内，据中国环境监测总站统计，2013年至2014年北京的空气质量达到了“严重污染”。全国中东大部分地区也深受雾霾困扰，北京全市普遍长时间达到极重污染程度。在国际上，1955年美国洛杉矶发生的光化学烟雾事件造成65岁以上老人死亡400多人，数以万计的人倍受红眼、喉痛、脑闷等病状折磨，与此同时森林、草木、农作物业大面积受害；1970年东京发生的光化学烟雾事件导致全城6000人受害。同时，水果蔬菜在存贮过程中会释放出微量乙烯，导致水果蔬菜的腐烂，给人类的生活造成极大的经济损失。发展能够高效降解大气中以及水果蔬菜在存贮过程中的微量乙烯气体的技术具有极其重大的科研、经济和现实意义。

大气中的乙烯气体具有浓度低、难吸附和十分稳定的特点，导致其极难被降解。目前消除大气中微量乙烯气体的主要方法有物理吸附法、强氧化剂氧化法、光催化法和热催化法。物理吸附法是采用活性炭和分子筛等对乙烯进行吸附，但是吸附量有限，而且在温度升高的情况下容易脱附。强氧化法采用强氧化剂氧化降解乙烯，但是容易对环境造成二次污染。虽然光催化法利用太阳光光催化降解乙烯是一种绿色环保的有效途径，但是受限制于天气因素以及昼夜的影响无法进行实用。同时，由于在水果蔬菜的存贮过程中需要极其苛刻的条件，如:低温、潮湿、密闭避光、绿色环保。这些苛刻的条件导致物理吸附法、强氧化剂氧化法和光催化法无法使用。热催化氧化降解乙烯是一种高效实用的方法，目前国内外多采用一些金属氧化物(如：Co₃O₄、MnO₂等)或者介孔二氧化硅作为载体担载贵金属热催化氧化乙烯，然而一般的热催化剂催化降解乙烯需在250℃进行，虽然有极少一部分催化剂在室温下能够热催化降解乙烯，但是在潮湿低温条件下，乙烯催化氧化过程中生成的水导致这些热催化剂会很快失活而无法实用。

碳纳米管作为一种新型的已工业化生产的一维碳纳米材料具有广阔的应用前景，其较高的比表面积、优异的导电性以及许多异常的力学、电学和化学性能引起了广大科学研究者的关注，甚至在实际生活中的应用，但是利用碳纳米管的超疏水性以及较大的比表面积，做为载体担载贵金属热催化氧化降解乙烯，迄今为止尚未见到任何形式的报道。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种分解乙烯的方法，该方法将碳纳米管担载贵金属催化剂用于常压及低(常)温常压下催化降解乙烯气体。所述碳纳米管担载贵金属催化剂具有优良的疏水性；所述碳纳米管担载贵金属催化剂含有铂时，在常温(25℃)常压下对大气中的乙烯具有高效的催化性能和稳定性，在模拟水果蔬菜存贮的低温(0℃)常压下对乙烯具有高效的催化性能和稳定性。

所述分解乙烯的方法，其特征在于，含有乙烯和氧气的气体与碳纳米管和/或碳纳米管担载贵金属催化剂接触，将气体中的全部或部分乙烯分解为二氧化碳和水。

所述碳纳米管和碳纳米管担载贵金属催化剂具有超疏水性。

优选地，所述碳纳米管担载贵金属催化剂中的贵金属含有金、银、铂、钯、钌中的至少一种。进一步优选地，所述碳纳米管担载贵金属催化剂中的贵金属含有银、铂、钯、钌中的至少一种。

优选地，所述碳纳米管担载贵金属催化剂中的贵金属包括铂。

进一步优选地，所述碳纳米管担载贵金属催化剂中的贵金属是铂；或者所述碳纳米管担载贵金属催化剂中的贵金属包括铂和选自金、银、钯、钌中的至少一种金属。

优选地，所述碳纳米管担载贵金属催化剂中，贵金属的质量百分含量为0.1％～10％。进一步优选地，所述碳纳米管担载贵金属催化剂中，贵金属的质量百分含量为1～5％。作为一种实施方式，所述碳纳米管担载贵金属催化剂中，贵金属的质量百分含量为1～3％。作为另一种实施方式，所述碳纳米管担载贵金属催化剂中，贵金属的质量百分含量为3～5％。