[发明专利]一种除甲醛的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种除甲醛的催化剂及其制备方法和应用。这种除甲醛的催化剂是通过以下的制备方法制得：1)将两种过渡金属盐溶于水中，配成前驱体溶液；其中，两种过渡金属盐选自镍、钴、铁、钼、锰、镁、铝中任意两种的金属盐；2)将有机胺溶液加入到前驱体溶液中，混合搅拌，得到混合液；3)将混合液进行水热反应，得到双金属氢氧化物催化剂。本发明制成的催化剂含丰富的表面羟基，可促进对室内甲醛的吸附和氧化，在常温常压下，无需添加贵金属，可将室内甲醛完全转化为二氧化碳和水，去除率可达90％以上。这种催化剂具有原料来源广、合成方法简单、制作成本低等优点，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种除甲醛的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

室内空气污染严重危害着人类的生命健康，作为一种常见的室内空气污染物，甲醛已经被世界卫生组织列为一类致癌物。我国《室内空气质量标准》规定室内空气中甲醛浓度的限制为0.10mg/m³。长期处在低剂量甲醛环境中，容易造成呼吸道受损、肺水肿、白血病等疾病，因此，对室内甲醛污染的治理迫在眉睫。目前，室内甲醛净化主要靠自然通风、活性多孔碳吸附、纳米TiO₂光催化及催化剂催化氧化等技术。催化氧化技术在催化剂的催化作用下，可将甲醛完全氧化为对人体没有危害的CO₂和H₂O，是最具有潜力的应用技术。

催化氧化技术的研发难点主要在制备低温高效、低成本和具有良好稳定性的催化剂。在室温下高效催化氧化甲醛的催化剂主要是贵金属负载的催化剂，常见的载体主要有活性炭、SiO₂、金属氧化物等，然而这类催化剂使用的贵金属含量较大，造成原料成本高，不利于实际工业应用。许多研究表明，丰富的表面羟基基团有利于甲醛气体的吸附和氧化。如CN105013491A中提到了一种经过碱改性后的NiCo₂O₄催化剂，在催化剂表面增加了大量羟基，室温下即可催化氧化甲醛，但是其催化剂制备过程复杂，需要高温煅烧，成本高；并且主要针对高浓度甲醛(50ppm)，不符合实际应用。

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，简称LDHs)俗称水滑石，是一类阴离子型粘土材料，含丰富的羟基基团，常被应用于锂离子电池、超级电容器、催化等领域。目前已有报道Pt/NiFe-LDH催化剂用于甲醛催化氧化，在60℃条件下可完全分解甲醛，但贵金属的引入在实际应用中仍存在成本过高的缺点。LDHs不仅具有丰富的羟基基团，双金属之间还具有优越的氧化还原活性，近年来也被作为超级电容器材料和光催化剂进行了研究。但是直接将LDHs用于室温催化氧化室内甲醛的领域还未见报道。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种室温下催化活性高、制备简单、成本低的双金属氢氧化物除甲醛催化剂，并同时提供这种除甲醛催化剂的制备方法和应用。

本发明的发明构思如下：以有机胺为沉淀剂，与两种过渡金属盐溶液通过水热反应制备得到一种双金属氢氧化物催化剂，该催化剂适用于去除室内空气中的甲醛。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种除甲醛催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将两种过渡金属盐溶于水中，配成前驱体溶液；

2)将有机胺溶液加入到前驱体溶液中，混合搅拌，得到混合液；

3)将混合液进行水热反应，得到双金属氢氧化物催化剂；

这种制备方法的步骤1)中，两种过渡金属盐为镍、钴、铁、钼、锰、镁、铝中任意两种的金属盐。

优选的，这种制备方法的步骤1)中，两种过渡金属盐可分别选自镍盐和钴盐，镍盐和铁盐、钴盐和锰盐、镍盐和钼盐、钴盐和钼盐、镍盐和铝盐、钴盐和铁盐中的任意一组。