[发明专利]用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料，该材料是由二氧化锰纳米粉体和大孔径透气聚硅氧烷气凝胶复合而成，通过气凝胶负载二氧化锰纳米粉体，不仅可以实现高的暴露面积和活性位点位置，提高催化分解效率，还能作为支撑材料，实现气体的快速通过与分离。本发明还公开了用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，利用水热法在成本低廉的气凝胶原位负载甲醛催化分解效率高的二氧化锰纳米材料，实现甲醛气体的快速分离与催化分解，工艺简单、效率高。

技术领域

本发明属于有机污染物降解领域，涉及甲醛的催化分解，具体涉及用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料及其制备方法。

背景技术

近几年来，空气污染问题是一个越来越引起人们关注的话题。而与人类居住、生活、工作息息相关的室内空气污染更是得到我们的重视。自上个世纪九十年代以来，室内空气污染问题已经成为了一个全球性的问题。尤其是我们这个在经济、科技以及社会高速发展的国家，在近二十年来，人民的物质生活水平得到非常大的改善和提高。室内装修装饰、木板家具、家用电器设备以及繁多的化学日用品越来越多的被使用到了我们居住生活的室内环境之中。

室内空气污染物主要是挥发性有机物（Volatile Organic Compounds 简称VOCs）。VOCs 指的是在常压下，其沸点在 50℃至260℃之间的有机化合物。VOCs

在人体肝脏、肾脏、神经等方面均具有毒性，甚至有的 VOCs具有致癌的作用，它严重影响到人体的健康，造成环境的污染。在众多VOCs气体中，甲醛是人类生活中接触的最常见，也是最有害的气体之一。如今国际上的研究者对于甲醛的问题高度重视，进行大量的研究工作，其中在对催化降解甲醛的方法中主要包括催化和吸附等。

为了应对日益严重的室内空气污染问题，人们研究如何将污染物通过物理吸附或者化学方法进行催化降解。其中二氧化锰作为一种金属催化剂，由于其本身催化性能的优良以及不会产生中间有害产物，已经得到广泛关注和深入研究。

公开号为CN105964290A的专利公开了一种催化氧化去甲醛催化剂及其制备方法。一种催化氧化去甲醛催化剂，包括改性载体及负载于改性载体上的活性组分；所述的改性载体为经过钛酸四丁酯及硅烷偶联剂改性的多孔载体，活性组分为核-粒结构的Ag_x-Au纳米材料。该方法通过贵金属催化氧化甲醛，但是贵金属价格昂贵，并且容易失去活性，导致该发明实际应用受到很大的限制。

公开号为CN109622065A的专利公开了一种室温去除甲醛的负载型催化剂及其制备方法。这种室温去除甲醛的负载型催化剂为负载二氧化锰的多孔聚合物。这种室温去除甲醛的负载型催化剂是通过高内相乳液聚合反应制得。该发明通过乳液聚合制备的负载二氧化锰纳米粉体，分散性不行，与甲醛气体接触的比表面积较小，因而催化分解效率较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料，通过气凝胶负载二氧化锰纳米粉体，不仅可以实现高的暴露面积和活性位点位置，提高催化分解效率，还能作为支撑材料，实现气体的快速通过与分离。本发明的另一目的在于提供用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料的制备方法，利用水热法在成本低廉的气凝胶原位负载甲醛催化分解效率高的二氧化锰纳米材料，实现甲醛气体的快速分离与催化分解，提供的制备方法是一种工艺简单、效率高的制备方法，进一步推进甲醛分解的实际应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

用于甲醛催化分解的气凝胶复合材料，该材料是由二氧化锰纳米粉体和大孔径透气聚硅氧烷气凝胶复合而成。

所述复合材料中，二氧化锰纳米粉体质量含量为1-20%，聚硅氧烷气凝胶质量含量为80-99%。

所述聚硅氧烷气凝胶的密度为0.07~0.26 g·cm^-3，孔隙率为85%~96%，孔径分布为200~2000 nm。