[发明专利]一种用于室温下去除甲醛的含锰催化剂及其制备方法

说明书

本发明提出一种以改性活性炭为载体，用于室温下去除甲醛的含锰催化剂的制备方法。该催化剂以二氧化锰为主要的活性中心，改性活性炭为载体，通过浸渍法将含锰活性组分负载在活性炭载体上，然后低温烘干并在惰性气体氛围下高温焙烧后得到。本发明中，我们首次将高分散的锰氧化物作为活性物质，臭氧改性活性炭作为载体应用到空气净化催化剂材料合成中。该含锰催化剂可以实现在室温下对甲醛的催化氧化，可应用于空气净化领域。

技术领域

本发明提出一种以改性活性炭为载体，用于室温下去除甲醛的含锰催化剂的制备方法。该催化剂以二氧化锰为主要的活性中心，改性的活性炭为载体。该催化剂的制备步骤包括：活性炭的表面改性，含锰活性组分溶液的配制，活性组分溶液在活性炭上的负载，高温惰性气体气氛焙烧四个步骤。该催化剂在室温条件下甲醛去除的反应中表现出了较好的甲醛去除能力，可应用于空气净化领域。

背景技术

甲醛广泛的应用于建筑材料和家用产品中，这些材料由于不规范的产品检测流程和其固有的甲醛挥发的特点，在使用过程中不可避免的会释放出甲醛。由于其毒性和挥发性，甲醛已成为建筑材料和气密性建筑中最常见的室内有害空气污染物之一。长期暴露于高于0.1 ppm水平的甲醛环境，人体便会遭受许多健康问题。实际生活中，压制木产品（刨花板、胶合板和纤维板）是室内空气甲醛的主要来源，不合格的装修材料所释放的甲醛周期长达3-15年。因此，如何消除室内甲醛污染成为社会关注的焦点。

目前，在吸附法、催化氧化法、光催化法等方法中催化氧化法是最有应用前景的消除方法。负载型贵金属催化剂能够在室温下对甲醛实现彻底的催化氧化。但是负载型贵金属催化剂成本较高一直阻碍了其在实际生活中的应用。过渡金属氧化物催化剂由于其低成本和较好的甲醛去除活性，逐渐成为研究较为广泛的一类甲醛去除材料。

2002年，Sekine比较研究了Ag₂O、PdO、CoO、CuO、ZnO、MnO₂等，其中MnO₂对甲醛的去除效果最佳。随后不同的课题组从不同角度如不同晶型（α、β、γ、δ），不同的形貌如棒状、球状等对锰氧化物开展研究。但是这些研究得到的锰氧化物对甲醛的催化氧化条件都在较高温度，难以实现室温下的催化氧化。

随着大众对空气净化材料的迫切需求，近年来的研究已经越来越接近实际生活，其中围绕锰氧化物表面缺陷位这一催化剂设计思路被认为是最有可能实现锰氧化物在室温下去除甲醛的方案。围绕这一理论，清华大学张彭义课题组做了一些相关的研究，其采用高锰酸钾作为前体物，草酸作为还原剂来制备得到层状二氧化锰，并通过加入二丁基氢氧化铵来对片层状的二氧化锰表面产生金属缺陷位，从而得到一种能够在室温下催化氧化甲醛的锰氧化物材料。他们还通过在反应体系中加入硝酸铈来进一步得到锰缺陷的颗粒状二氧化锰。但是这些催化剂在室温下对甲醛的催化氧化能力非常有限。因此，合成一种在室温下对甲醛有较高催化氧化能力的催化剂仍旧是个难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于室温下去除甲醛的含锰催化剂的制备方法，用于实现室温下对空气中的甲醛进行催化氧化彻底消除。

本发明的具体技术方案如下所述：

方案1. 一种用于室温下去除甲醛的含锰催化剂的制备方法，其特征在于具体包括以下制备步骤：

（1）在室温下，将活性炭加入水中，超声振荡1-2小时，倾倒出上层清液，以上操作重复三次，其中活性炭和水的质量比为0.05-0.5；

（2）在室温下，将步骤（1）得到的活性炭，加入稀硫酸中，然后通入O₃，反应30-60 min，随后将产物进行抽滤，将抽滤得到的滤饼完全烘干得到样品A，其中稀硫酸浓度为1-2 mol/L，活性炭和稀硫酸质量比例为0.1-0.5，O₃通入的速率为10-20 g/h；