[发明专利]碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂及其制备方法，其中，碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂的制备方法包括通过气相沉积法制备得到改性碳纳米管的步骤，以及将改性碳纳米管通过浸渍法制备得到碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂的步骤。本发明旨在提供一种制备更高的比表面积、更多的路易斯酸碱位点、与过渡金属氧化物更加紧密作用以及高活性的甲醛催化氧化的碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂的方法。

技术领域

本发明涉及甲醛催化氧化催化剂技术领域，特别涉及一种碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

甲醛，是室内尤其是装修后的房间中主要空气污染物之一。主要来源于家具、胶黏剂以及油漆等，属于一类致癌物，对人体有严重危害。根据《民用建筑室内环境污染控制规范》，甲醛浓度应低于0.08mg/m³。

传统的室内甲醛去除方法主要依靠通风，通过室内外空气交换实现室内空气的净化。这一方法操作简单，成本低，但有持续时间长，去除效率低、甲醛二次释放的问题。通常，以此方法去除新装修房间甲醛需要良好通风三到五个月才能降至国家标准。

甲醛是挥发性有机污染物(VOCs)的一种,对VOCs的催化去除已有较为成熟的研究成果，在吸收、吸附、非热等离子氧化等诸多VOCs去除途径中，纳米多孔材料负载金属或金属氧化物催化剂兼具吸附和催化氧化作用，能最大程度上实现VOCs的快速去除，减少去除过程中的能量损耗。对甲醛而言，由于其具有较强的还原性和不稳定性，通过设计催化剂的载体、活性组分等特性，能够实现甲醛的低温催化氧化。常见的商用甲醛去除催化剂即为此类，具备一定的甲醛去除能力。然而，由于载体和活性组分设计不够完善，商业催化剂往往存在依赖空速，去除效率不显著等问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂的制备方法，旨在提供一种制备更高的比表面积、更多的路易斯酸碱位点、与过渡金属氧化物更加紧密作用以及高活性的甲醛催化氧化的碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂的方法。

为实现上述目的，本发明提出的碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其制备方法包括通过气相沉积法制备得到改性碳纳米管的步骤，以及将改性碳纳米管通过浸渍法制备得到碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂的步骤，制备方法具体如下：

S1，在反应装置内加入化学气相沉积催化剂，通入氩气排尽反应装置内的空气；

S2，加热反应装置使温度提升至800℃；

S3，以氩气为载体，通入体积分数为5％的含碳有机物，该含碳有机物在化学气相沉积催化剂上裂解，得到碳纳米管；

S4，反应装置通入纯氩气，保持反应装置内的氩气环境，并将温度提升至1000℃；

S5，以氩气为载体，通入体积分数为5％氨气或者磷化氢或者硫化氢，获得氮/磷/硫掺杂的碳纳米管；

S6，反应装置通入纯氩气，保持反应装置的温度为1000℃，并保持氩气环境至缓慢降到室温；

S7，取出固体粉末，通过磁场筛选取出化学气相沉积催化剂，得到改性碳纳米管；

S8，将改性碳纳米管浸渍于过渡金属硝酸盐溶液中并搅拌1～2h，使其充分分散；

S9，在60℃下水浴加热至溶剂蒸干；

S10，在鼓风干燥箱中缓慢蒸干剩余水分，得到固体样品，在空气环境下加热至煅烧温度，使金属硝酸盐变成氧化物；

S11，冷却后将所得固体研磨成粉末，得到碳纳米管负载过渡金属氧化物催化剂。

在一实施例中，S1中所述化学气相沉积催化剂为铁镍气相沉积催化剂。

在一实施例中，S2中加热速度不高于10℃/min。