[发明专利]用于催化甲醛氧化的锰催化剂及其制备和用途

说明书

本发明涉及一种包括锰氧化物的催化剂，其中锰氧化物包括：基于Mn的摩尔，40‑60摩尔%的量的MnO；基于Mn的摩尔，40‑60摩尔%的量的Mn₂O₃；以及基于Mn的摩尔，1‑10摩尔%的量的Mn₃O₄。本发明还涉及一种制备催化剂的方法以及催化剂在空气净化器中的用途。根据本发明的催化剂可以在环境温度下有效地催化甲醛氧化，以便有效地去除以相对少量存在的室内甲醛。

技术领域

本发明大体上涉及催化剂。更具体地，本发明涉及用于催化甲醛氧化的催化剂及其制备。本发明的催化剂特别适合用于空气净化器中。

背景技术

甲醛（HCHO）是致癌的和致畸的，并且因此对人类健康是严重威胁。甲醛可能通过工业过程和产品发出。它也是主要室内污染物之一。随着人们生活质量和健康意识的提高，近年来对去除甲醛、尤其是去除室内甲醛的方法的需求日益增加。

使用的方法可以分为吸附和分解。吸附是通过使用多孔材料（诸如活性碳、分子筛、沸石等）来固定甲醛来进行的。使用一段时间之后，多孔材料饱和，并因此不能再吸附甲醛，这导致吸附方法失败。此外，由于诸如环境温度升高的条件的变化，吸附的甲醛可能会被解吸，这导致二次污染。

分解方法可以包括等离子体分解和催化氧化。催化氧化通过催化剂将甲醛转化为水和二氧化碳，这是一种很有前途的技术。这种技术的关键是开发合适的催化剂。近年来，已经开发了过渡金属氧化物催化剂和贵金属催化剂。二氧化锰是一种相对丰富而廉价的材料。因此，基于锰氧化物的催化剂被开发来有氧氧化有机化合物。

已知含锰氧化物的催化剂也可用于分解其他有害物质。例如，JP2014140816A公开了一种二氧化氯分解剂，其优选地包含MnO₂、Mn₂O₃、Mn₃O₄（作为锰氧化物）和MⅠMnO₄和MⅡMnO₄（作为高锰酸盐）（其中MⅠ是碱，并且MⅡ是碱土金属）。定量地说，50-95%重量的锰氧化物和0.01-3%重量的高锰酸盐是优选的。

然而，传统的锰氧化物（比如MnO₂）在室温下没有足够的活性来对室内甲醛进行催化过程，因为室内甲醛通常仅以相对低的水平存在。

因此，需要一种催化剂，其能够有效催化甲醛氧化并从而可以用于空气净化器中以有效去除以低水平存在的室内甲醛。

发明内容

总的来说，本发明涉及令人惊讶的发现，即包括特定比例的MnO、Mn₂O₃和Mn₃O₄的锰氧化物可以用作用于催化甲醛氧化的催化剂，优选地用于在室温下催化甲醛氧化，更优选地用于在室温下催化室内甲醛氧化。锰氧化物可以通过简单的操作由相同的前体制备。该发现允许催化剂的经济有效的生产，以用于需要高催化活性和耐久性来处理以低水平存在的甲醛的应用。本发明还涉及这种催化剂在空气净化器中的用途。

本发明的一个实施例是包括锰氧化物的催化剂，其中锰氧化物包括：

基于Mn的摩尔，约40-60摩尔%的量的MnO；

基于Mn的摩尔，约40-60摩尔%的量的Mn₂O₃；和

基于Mn的摩尔，约1-10摩尔%的量的Mn₃O₄。

本发明的另一实施例是制备如上所述的催化剂的方法，包括以下步骤：

由MnCO₃制备Mn₂O₃；

由MnCO₃制备MnO；