[发明专利]高湿度环境下的VOCs净化用分子筛基催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了高湿度环境下的VOCs净化用分子筛基催化剂及其制备方法与应用，将分子筛浸渍于贵金属化合物水溶液中，分散处理后陈化，得到混合液；然后去除混合液中的水，得到固体物；然后煅烧固体物，得到高湿度环境下的VOCs净化用分子筛基催化剂。本发明中催化剂的用量少，适用不同种类，不同浓度的室内VOCs净化消除，且不需要特定光源，特定装置，能在较低温度下工作，节约能源；本发明催化剂具有十分优异的VOCs吸附能力和极为抗湿性能，在高湿度条件下（≧80%）的环境下，室内VOCs催化效率依然很高。

技术领域

本发明涉及环境催化领域，空气净化材料技术领域，本发明涉及的催化剂具有极佳的催化氧化VOCs活性，可以在低温条件下将不同浓度，不同种类的VOCs气体催化氧化为二氧化碳和水，并且该催化剂催化活性不受湿度影响。

背景技术

挥发性有机物 (Volatile Organic Compounds, VOCs) 是室内空气污染物的主要成分之一，它具有浓度低，种类繁多等特点，主要包括苯、甲苯、二甲苯、甲醇、丙烯腈、氯乙烯、氯苯等。VOCs的来源十分广泛，室内来源主要是装修材料。室内VOCs的毒性较大，会对人体的身体健康带来巨大威胁，因此，它是评价室内空气质量的重要标准之一。

目前应用于室内VOCs净化技术的主要有：吸附法、光催化降解法、等离子体降解法、催化燃烧法等。吸附法是指利用活性炭、分子筛等吸附剂将室内VOCs吸附从而达到净化气体的目的，但是由于吸附材料吸附能力有限，需要定期再生或者更换，同时高温下容易脱附造成二次污染。光催化降解法是指利用纳米TiO₂作为光催化剂来吸附分解VOCs，但是该方法存在催化剂易失活、效率低、耗时长等缺点。等离子体降解法是指通过介质阻挡等模式的放电，产生大量的高能电子等活性物种，这些活性物种和室内VOCs进行反应，进而达到消除VOCs的目的，但是该方法存在能耗高、对反应装置等要求高、易造成二次污染物等缺点。

现有技术通过水热方法合成，通过加入还原剂，促进剂，调节了Co和Mn的摩尔比以及调控了催化剂的形貌和纳米粒子的尺寸来优化催化剂的净化效率，但是未研究高湿度条件下的消除效率；还有由高比表面积生物基活性炭载体、非贵金属催化组分、氧化钛纳米管催化组分及高分子聚合物模板助剂所组成的催化剂可长时间（>3000 h）去除室内VOCs，但是催化剂处于高湿度环境中对VOCs的吸附能力显著的下降，最终会导致催化净化能力的显著降低，去除率小于30%；另有催化剂以吸附材料为载体，载体上负载有TiO₂，MnOx和还原态贵金属，其中TiO₂的负载量为吸附材料质量的0～60%；MnOx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，采用离子掺杂改性的方式对二氧化钛进行改性，能用于净化室内空气中甲醛、苯、甲苯等VOCs以及利用和消除O₃气态污染物，但是该发明制备的催化剂在高湿度条件下，受水分子的影响，吸附与催化净化室内VOCs的效率显著的下降，去除率小于25%。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。

综上所述，现有技术制备的VOCs净化材料绝大部分虽然能够吸附降解部分室内VOCs污染气体，但是当所处环境处于高湿度条件下时，由于VOCs气体和水分子处于竞争吸附的关系，这类材料很容易吸附空气中的水分子，从而导致VOCs的净化效率明显的下降，在高湿度的环境下（比如南方），这类净化材料显然不能应用。因此，开发出一种能在高湿度环境中依然具有优异净化VOCs能力的净化材料有着十分重要的意义。

发明内容