[发明专利]一种气态污染物的净化材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及净化材料制备技术领域，更具体地，涉及一种气态污染物的净化材料及其制备方法和应用。

背景技术

室内空气污染也被称为现代城市的特殊灾害，国际上已经将其列为对危害公众健康最大的环境因素。人类每天平均有80%以上时间在室内环境中度过，空气摄入质量占人体总摄入量的75%以上，因而室内空气质量对人体健康极其重要。研究表明，室内空气的污染程度要比室外空气严重2～10倍，在特殊情况下可达100倍。美国专家检测发现，在室内空气中存在500多种VOCs（挥发性有机化合物），其中致癌物质就有20多种，如苯、甲醛等。同时，我国多地出现臭氧超标，臭氧对人的呼吸系统等具有严重危害，也成为继PM2.5之后的首要污染物。

空气污染成为威胁全球环境健康的最主要“杀手”，是导致人类健康欠佳和过早死亡的主要原因。中国和印度等经济快速发展和人口密集地区的空气污染异常严重，并呈现复合型污染特点。因此，急需研发效率极高、功能强大且简单、经济的净化新产品，实现复合空气污染物的高效去除。

目前空气净化技术主要集中于PM2.5颗粒物去除，包括过滤技术、吸附技术、低温等离子体技术、光催化技术等，然而过滤技术仅对颗粒物有效，且容易形成细菌温床；吸附技术吸附能力有限，需定期更换，易形成二次污染；低温等离子体技术能耗高，易产生臭氧、氮氧化物等副产物；传统光催化技术存在催化剂失活问题。现有技术功能单一，功效有限，而对于致癌、致病的苯系物和甲醛等危害更严重的气体污染物缺乏有效的净化方法。

中国发明专利CN105457593A公开了一种空气净化材料，其制备原料包括：无机吸附材料60～90%，纳米二氧化钛10～30%，通过浸泡、烘干、烧结等制得。这种材料对甲醛、氨有一定吸附效果，但无法将其完全消除，易产生固废等二次污染。

中国发明专利CN105327699A公开了一种空气净化材料，其制备原料包括无机吸附材料60～90%，纳米二氧化钛10～30%，Pt 1～5%。这种材料对甲醛和氨具有较高的去除率，但是对苯系物去除效果欠佳，且使用的贵金属Pt含量高，导致材料成本上升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种气态污染物的净化材料。

本发明的第二个目的是提供上述净化材料的制备方法。

本发明的第三个目的是提供所述净化材料的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种气态污染物的净化材料，以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属，其中，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的0～60%；锰氧化物的负载量为吸附材料质量的0.1～10%；还原态贵金属的负载量为吸附材料质量的0.01～1%，所述还原态贵金属选自铂、钯、金、银中的一种或者两种，或者两种以上。

本发明所述催化剂是在载体上引入锰氧化物和贵金属，锰氧化物和贵金属原子能够吸附在载体表面缺陷上，进而形成表面丰富的基团结构，加强载体吸附。

本发明所述气态污染物的净化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）可溶性锰氧化物溶于第一份无水乙醇中，加入吸附材料，充分搅拌；然后加入钛酸四丁酯、抑制剂和可溶性贵金属前驱体，充分搅拌得溶液A；

（2）取第二份无水乙醇，和水混合得溶液B，将溶液B滴入剧烈搅拌的溶液A中得凝胶；

（3）将凝胶陈化、烘干、焙烧后再溶于水形成悬浮液；

（4）悬浮液中加入液态还原剂进行还原反应，反应后将得到的悬浊液进行固液分离，将固体材料烘干后即得气态污染物的净化材料。

上述制备方法中，步骤（1）中可溶性锰氧化物溶于无水乙醇中，再加入吸附材料，该步骤能够保证后面钛醇盐的水解反应在分子均匀的水平上进行，抑制剂的作用主要是用于缓解钛醇盐的水解速度，溶液B滴入溶液A中，使得钛醇盐与水发生水解反应，同时也发生失水和失醇缩聚反应，生成物聚集成1nm左右的粒子并形成溶胶；步骤（3）的陈化可以使得溶胶形成三维网络而成为凝胶，烘干可除去水分和有机溶剂，本发明主要是在后面还加入了液态的还原剂，还原后的还原态贵金属形成的催化剂能够显著提高催化性能和选择性能。

优选地，步骤（1）中第一份无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比为2～16：1；所述钛酸四丁酯与抑制剂的体积比为5～150：1。

优选地，步骤（2）中第二份无水乙醇与水的体积比为1～5：1，所述第二份乙醇与步骤（1）中钛酸四丁酯的体积比为0.1～4：1。