[发明专利]一种常温催化氧化甲醛的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种常温催化氧化甲醛的催化剂及其制备方法，其制备方法为将一定配比的酸化多壁纳米碳管和高锰酸盐通过水热反应，将二氧化锰均匀负载于导电性能佳的酸化多壁纳米碳管上，使二氧化锰能够在酸化多壁纳米碳管表面进行生长形成三维多孔结构，改善了二氧化锰的电子传递作用，提高了催化剂的比表面积，从而显著提高了二氧化锰在室温条件下催化氧化甲醛的活性；在25℃、气时空速高达120L/(gh)，相对湿度30％～90％的条件下，可以将甲醛完全氧化，甲醛去除率最高可达100％，把甲醛的浓度从1～6mg/msupgt;3/supgt;降至0.08mg/msupgt;3/supgt;以下。本发明的制备方法清洁环保，不含贵金属、无需额外添加光、热、电等能源装置。

技术领域

本发明涉及催化氧化甲醛技术领域，更具体地，涉及一种常温催化氧化甲醛的催化剂及其制备方法。

背景技术

甲醛又称蚁醛，是一种破坏生物细胞蛋白质的原生质毒物，会对人的皮肤、呼吸道、内脏造成损害，可引起肺水肿、肝昏迷、肾衰竭等，是众多疾病的主要诱因。甲醛污染主要集中于室内，我国《居室空气中甲醛的卫生标准》规定，居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m³。但60％以上的新装修居民住宅的甲醛浓度超标，对居民身体健康造成极大的危害，亟待研究出能适用于实际室内环境(室温25℃、相对湿度不定，低浓度甲醛)的高效的甲醛去除剂。

由于二氧化锰具有较高的催化活性且低毒、稳定，还有特殊的氧化还原特性，在甲醛催化氧化中得到了广泛的研究。但现有很多研究是针对高浓度甲醛，而直接用于去除实际环境中低浓度(1～6mg/m³)甲醛的高效催化剂比较少见，中国专利CN201810535497.5公开了一种催化氧化降解甲醛的纳米碳基复合材料及其制备方法与应用，以多壁纳米碳管为载体，纳米尺寸的二氧化锰为活性组分制得该复合材料，能去除浓度为13～133mg/m³的甲醛。但该催化剂只适用于13～133mg/m³较高浓度的甲醛，对于更低浓度的甲醛的去除效果不佳。

因此，急需开发出绿色、低成本并且能在室温下高效去除低浓度甲醛的非贵金属催化剂，解决实际室内甲醛环境污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有非贵金属催化剂不能在室温下去除低浓度(1～6mg/m³)甲醛的缺陷和不足，提供一种常温催化氧化甲醛的催化剂的制备方法，在表面修饰过的酸化多壁纳米碳管上负载活性组分二氧化锰，所制得的催化剂能实现在室温下将低浓度(1～6mg/m³)甲醛的高效分解。

本发明的另一目的是提供一种常温催化氧化甲醛的催化剂。

本发明的又一目的是提供一种常温催化氧化甲醛的催化剂的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种常温催化氧化甲醛的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将高锰酸盐溶于分散有酸化多壁纳米碳管的溶剂中，其中酸化多壁纳米碳管与高锰酸盐的质量比为1:3～20，混匀，在120～200℃水热反应4～12h，过滤，干燥，制得催化剂。

本发明通过酸化处理多壁纳米碳管对其表面进行修饰，制得酸化多壁纳米碳管(MWCNTs)，再进一步负载活性组分二氧化锰，制得能常温催化氧化甲醛的催化剂，多壁纳米碳管是一种疏水性材料，通过对它表面进行酸化处理，使其表面产生亲水性羧基基团，增加MnO₄^-离子与酸化多壁纳米碳管的相互作用，并以酸化多壁纳米碳管为核，生长MnO₂壳层，使二氧化锰能够成功的在MWCNTs表面进行生长形成三维多孔纳米片结构，而且酸化多壁纳米碳管导电性能佳，进一步改善了二氧化锰的电子传递作用，从而显著提高了二氧化锰在室温条件下对低浓度的甲醛的催化氧化活性，该催化剂无需额外添加光热电等能源装置，能在室温下将甲醛完全分解，甲醛去除率最高可达到100％。