[发明专利]一种可低温催化氧化甲醛的纳米纤维膜材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种可低温催化氧化甲醛的纳米纤维膜材料，其制备方法包括如下步骤：(1)以镧盐、锰盐、钴盐以及铈盐为原料制得悬浮液，经老化后过滤得到沉淀；(2)将步骤(1)中得到的沉淀洗涤、干燥、焙烧，充分研磨得到La₂CoMnO₆/CeO₂催化剂；(3)将步骤(2)得到的La₂CoMnO₆/CeO₂催化剂加入静电纺丝前驱溶液中并超声分散，得到含有La₂CoMnO₆/CeO₂催化剂的聚合物纺丝液；(4)将步骤(3)得到的聚合物纺丝液通过静电纺丝，得到所述低温催化氧化甲醛的纳米纤维膜材料。本发明材料在0℃下对甲醛的去除率可达70％以上，且在连续反应50h后，催化效果无明显下降趋势。

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，尤其是涉及一种可低温催化氧化甲醛的纳米纤维膜材料及其制备方法与应用

背景技术

催化氧化法去除甲醛的原理是以O₂作为氧化剂，依靠具有强氧化性的催化剂和具有强还原性的吸附态甲醛气体发生化学(氧化还原)反应，实现将HCHO完全分解为CO₂和H₂O，并且不会产生有害的副产物或二次污染物。但大多数过渡金属催化剂在低温下(50℃)的催化活性比较低，需要借助额外的加热装置才可以实现高效转化。而几乎所有贵金属都具有很好的低温催化活性，但由于成本较高、资源有限，贵金属催化剂在甲醛催化氧化方面的应用受到很大的限制。因此，开发一种在室温下可以高效去除甲醛的催化剂是甲醛催化氧化技术得以实际应用的必然要求。

钙钛矿氧化物催化剂由于其独特的可调控的稳定结构，同时满足催化氧化法的条件等特性而引起了广泛关注。几乎所有的过渡金属元素都可以通过取代的方式进入钙钛矿的晶格结构中，取代钙钛矿的A位或B位，导致产生氧缺陷，活化气态氧，产生活性氧原子，但钙钛矿氧化物在低温下(50℃)的催化活性比较低，降低催化剂发生反应所需要的温度条件、提高低温催化氧化活性还有很大探索空间。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种可低温催化氧化甲醛的纳米纤维膜材料及其制备方法与应用。该材料在0℃下对甲醛的去除率可达70％以上，且在连续反应50h后，催化效果无明显下降趋势。

本发明的技术方案如下：

一种可低温催化氧化甲醛的纳米纤维膜材料，所述纳米纤维膜材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将镧盐、锰盐、钴盐以及铈盐加入去离子水中充分混合后，形成混合溶液，再加入铵盐，调节混合溶液pH得到悬浮液，经老化后过滤得到沉淀；

(2)将步骤(1)中得到的沉淀洗涤、干燥、焙烧，充分研磨得到La₂CoMnO₆/CeO₂催化剂；

(3)将高分子聚合物溶解于有机溶剂中，制得静电纺丝前驱溶液，然后将步骤(2)得到的La₂CoMnO₆/CeO₂催化剂加入上述前驱溶液中并超声分散，得到含有La₂CoMnO₆/CeO₂催化剂的聚合物纺丝液；

(4)将步骤(3)得到的聚合物纺丝液通过静电纺丝，得到所述低温催化氧化甲醛的纳米纤维膜材料。

步骤(1)中，所述的镧盐为六水合硝酸镧；所述锰盐为硝酸锰；所述钴盐为六水合硝酸钴；所述铈盐为六水合硝酸铈；所述铵盐为碳酸铵。

步骤(1)中，溶液pH值为9～11；老化是指将调节pH值后的悬浮液放置在室温下静置6h。