[发明专利]一种碳纳米管负载氧化镝催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管负载氧化镝催化剂及其制备方法与应用，利用多壁碳纳米管制备高性能多孔载体，以氧化镝作为活性组分，制备高性能微流控催化剂，从根本上解决室内甲醛污染问题。通过微流控装置的搭载，不仅能使甲醛气体与催化剂充分接触，通过微流控效应提高催化活性，还能够根据所需要处理的室内面积及甲醛浓度，采用多级串联或并联的方式，保障催化反应的高效进行。最后，碳纳米管负载氧化镝催化剂的制备本身便采用的是甲醛气体转化为多壁碳纳米管，能够进一步变废为宝。本发明的成功应用不仅会彻底解决室内甲醛污染问题，同时使用时无需后续的更换操作等，能够带来巨大的经济和社会效益。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种碳纳米管负载氧化镝催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

甲醛是无色易溶的刺激性气体，可经过呼吸道吸收，其水溶液“福尔马林”可经消化道吸收，长期接触低剂量甲醛会引起慢性呼吸道疾病、妊娠综合症，引起新生儿体质降低、染色体异常，甚至引起鼻咽癌，高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害，甲醛还有致畸、致癌作用。

现有的室内治理甲醛方法有吸附法、吸收法、催化燃烧法、热力燃烧法等。选用净化方法时，应根据具体情况选择费用低、耗能少、无二次污染的方法。对于吸附法和吸收法而言，甲醛并未完全处理，且吸附剂或吸收剂会出现饱和现象，从而导致需要经常更换吸附剂或吸收剂。对于催化燃烧法或热力燃烧法，则会消耗大量的能源，造成资源的浪费。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种碳纳米管负载氧化镝催化剂，以高效催化脱除甲醛。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种碳纳米管负载氧化镝催化剂，以碳纳米管为载体，以氧化镝为催化活性组分；以载体质量为基准，氧化镝的质量百分含量为30％～40％。

进一步地，本发明还提供了上述碳纳米管负载氧化镝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将镝盐在氧气气氛下高温焙烧，得到的氧化镝并经研磨得到氧化镝粉末；

(2)将步骤(1)得到的氧化镝粉末放置气氛炉中，通入甲醛、水蒸气和氮气的混合气，并将反应温度控制在450～550℃，反应12h以上，即得。

具体地，步骤(1)中，所述镝盐为六水合硝酸镝或六水合氯化镝，焙烧温度为600～700℃下，焙烧时间为2～4h，所得氧化镝粉末的粒径控制在1～1.18mm。

优选地，步骤(2)中，混合气中甲醛、水蒸气、氮气的体积比为(1～5)：(3～15)：(80～96)，常压下总气流速率为200mL/min。

进一步地，本发明还要求保护上述碳纳米管负载氧化镝催化剂用于催化脱除甲醛的应用。

更进一步地，将碳纳米管负载氧化镝催化剂装载于微流控反应装置中用于催化脱除甲醛，所述微流控反应装置包括一组由聚甲基丙烯酸甲酯制成的微通道反应结构，相邻的两个微通道反应结构之间能够相互串联，每个微通道反应结构内，装载有所述的碳纳米管负载氧化镝催化剂，在常温常压条件下催化脱除导入气体中的甲醛。

具体地，每个微通道反应结构均由三层聚甲基丙烯酸甲酯构成，上层和下层聚甲基丙烯酸甲酯中分别设有用于气体导入和导出的气体通道，中层聚甲基丙烯酸甲酯的中部设有一腔体，所述腔体分别与上下层甲基丙烯酸甲酯中的气体通道连接，且腔体内装载有所述的碳纳米管负载氧化镝催化剂。

具体地该微流控反应装置通过如下方式制作：将中层聚甲基丙烯酸甲酯放置于下层聚甲基丙烯酸甲酯上，然后将所述的碳纳米管负载氧化镝催化剂填充于中部的墙体内，随后将下层甲基丙烯酸甲酯盖合，并用金属夹固定三层结构，最后于180～200℃下保温2～4h，即得。