[发明专利]一种甲醛低温催化氧化用催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种甲醛低温催化氧化用催化剂及其制备方法和应用，该催化剂包括CuO_x和活性炭，其中Cu与C的摩尔比为(3.0‑15.0):(85.0‑97.0)，其制备方法包括以下步骤：(1)按摩尔比，将Cu(NO₃)₂·3H₂O溶解后，在搅拌状态下与活性炭混合反应，得到反应液；(2)将反应液升温后，继续搅拌至液体蒸干，得到催化剂；(3)将催化剂干燥、在N₂气氛下焙烧。该催化剂应用在甲醛的低温催化氧化中。与现有技术相比，本发明反应温度不高，反应活性高，催化剂制备方法简单，容易放大和产业化。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种甲醛低温催化氧化用催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们对室内装潢过分追求，以及大量的人工装潢材料的使用，密闭室内会持续挥发并保持一定浓度的甲醛，对人体健康造成严重的威胁。并且由于甲醛往往被包裹在致密装潢材料的内部，因此，甲醛的挥发会持续十多年以上，因此，有效除去室内空气的甲醛一直倍受关注。

消除甲醛方法最简单方法可以使用具有物理吸附的多孔材料来吸附甲醛，但是由于材料容量有限，去除效率不是很好，并且还会脱附形成二次污染。而催化氧化法可将甲醛在温和的反应条件下将甲醛完全氧化为对人体无害的H₂O和CO₂，成为甲醛去除的首选方法。

自上世纪末以来，国内外开展了大量的关于室内甲醛催化氧化反应以及催化体系的工作。其中，商业化催化剂的活性组分一般为贵金属(Pt、Au和Pd)，其昂贵的价格限制了其普遍推广。Co₃O₄催化剂在CO低温氧化以及甲醛氧化方面都有一些研究，但是该催化剂热稳定性以及抗水性能都不尽人意。

CuO催化剂价格低廉，性能稳定，在CO氧化，甲醇水蒸气重整制氢等氧化反应中体现出较高的催化活性，但是在CO氧化反应中，大多均采用的纯氧化态催化剂，铜状态是以二价状态存在，因此反应温度还是偏高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种反应温度不高，反应活性高的甲醛低温催化氧化用催化剂及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种甲醛低温催化氧化用催化剂，该催化剂包括CuO_x和活性炭，其中Cu与C的摩尔比为(3.0-15.0):(85.0-97.0)。

进一步地，所述的Cu与C的摩尔比为3.0:97.0。

进一步地，所述的Cu与C的摩尔比为7.0:93.0。

进一步地，所述的Cu与C的摩尔比为11.0:89.0。

进一步地，所述的Cu与C的摩尔比为15.0:85.0。

一种如上所述的甲醛低温催化氧化用催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)按摩尔比，将Cu(NO₃)₂·3H₂O溶解后，在搅拌状态下与活性炭混合反应，得到反应液；

(2)将反应液升温后，继续搅拌至液体蒸干，得到催化剂；

(3)将催化剂干燥、在N₂气氛下焙烧后，得到甲醛低温催化氧化用催化剂。

由于将铜组分负载在活性炭表面，在惰性气氛N₂下并在600℃焙烧后，活性炭表面会蒸发出一些有机小分子以及C蒸汽，不仅可以对铜组分进行缓慢还原，同时活性炭表面含氧物种也会逐渐减少，形成高分散低相互作用的铜物种从而有效地增加了催化剂的低温氧化活性。