[發明專利]活性炭載納米金催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201010107299.2
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN101785997A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 張彭義;張博
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;A61L9/01;A61L9/00;A61L101/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明涉及環境工程技術領域，特別涉及在活性炭上負載納米金催化劑的 制備方法。

背景技術

隨著社會科技的不斷進步，環境污染正在日益威脅著人類的健康，成 為當今人類亟需面對的挑戰。特別是臭氧等氣體會直接對人體造成傷害， 引起呼吸道損害等嚴重危害。臭氧是一種強氧化性氣體，超過一定濃度就 會對人體健康產生危害，因此我國《室內空氣質量標準 (GB/T18883-2002)》規定1小時平均濃度不得超過0.16mg/m³。但是， 現在許多辦公或家用電器，如打印機、復印機、臭氧消毒柜、空氣凈化器 等也會釋放臭氧，因此臭氧等有害氣體的威脅對人體的危害越來越嚴重， 必須要對這些有害氣體進行處理。

目前，催化分解臭氧的方法有很多，活性炭、活性炭纖維是使用比較 廣泛的一種。活性炭、活性炭纖維本身對臭氧具有一定的催化分解作用， 而且在常溫下元素碳還可以與臭氧直接發生反應而分解臭氧，因此是一種 較為常用的、便宜的臭氧分解材料。但是活性炭缺乏足夠長的臭氧分解活 性，同時抗濕性能也很差。在相對濕度50％、面速度1.52cm/s的條件下， 對濃度為120ppb的臭氧分解效率在不到100分鐘內就可從100％降低到不 足20％，因此使得活性炭的推廣受到了嚴重的限制。

金納米顆粒被認為有優良的催化活性，可以催化凈化空氣中的CO、有 機物等，在活性炭上負載納米金催化劑不僅能夠克服上述活性炭的缺點，還 能夠提高分解性能。

目前，在活性炭上負載納米金催化劑主要有以下兩種方法，但是這兩種方 法都存在一定的缺陷，還需要一種新的方法以克服目前存在的缺陷：

方法一，采用乙二胺與金前體物-氯金酸配位的方法在活性炭負載金 催化劑及其對低濃度臭氧的催化分解效果(具體可參見催化學報，29： 335-340，2008)。但是，這種采用乙二胺作為配體制備的活性炭載金催化 劑的金顆粒尺寸較大、粒徑分布不均勻，會影響催化劑對臭氧的分解性能。

方法二，采用溶膠固載法制備活性炭負載的納米金催化劑(具體可參 見催化學報，30：235-241，2009；Frontiers?of?Environmental?Science?and Engineering?in?China，3：281-288，2009)。即預先制備出金溶膠后，再將制 備好的金納米顆粒負載到活性炭上。雖然這種方法制備的活性炭負載的金 顆粒較小，但是操作步驟較復雜，而且預先制備的金溶膠不能全部負載到 活性炭載體上，這樣金的利用率較低，從而導致制備催化劑的成本較高。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是提出一種新的 活性炭載納米金催化劑的制備方法，使得活性炭上負載的金顆粒尺寸小而 均勻分布，提高金的利用率，并且利用這種催化劑能夠有效地分解空氣中 低濃度的臭氧和揮發性有機物。

為達到上述目的，本發明一方面提出一種活性炭載納米金催化劑的制備 方法，包括以下步驟：配制浸漬溶液，在所述浸漬溶液中加入至少一種有機酸 保護劑，所述有機酸保護劑的酸離解常數pKa值接近活性炭/活性炭纖維載體 的等電點，并調節所述浸漬溶液的pH值以接近所述活性炭/活性炭纖維載體的 等電點；將所述活性炭/活性炭纖維載體快速均勻地放入所述浸漬溶液之中并 進行機械攪拌或超聲混合，靜置后過濾，之后對過濾后的載體進行洗滌和干燥； 將干燥后的負載有金的載體進行焙燒還原得到活性炭載納米金催化劑。

在本發明的一個實施例中，調節所述浸漬溶液的pH值至3.5-5.0。

在本發明的一個實施例中，所述有機酸保護劑包括如富馬酸、天冬氨酸或 碘乙酸。

在本發明的一個實施例中，所述浸漬溶液中保護劑∶金摩爾比為100∶1～ 1∶1。

在本發明的一個實施例中，載體∶金質量比為10000∶1～100∶1。

在本發明的一個實施例中，所述焙燒還原為在150-300℃下的氫氣氣氛中 焙燒10-60min。

在本發明的一個實施例中，所述攪拌為超聲或機械攪拌1-2min。

本發明另一方面還提出了一種活性炭載納米金催化劑，其中，所述活性炭 載納米金催化劑以富馬酸、天冬氨酸或碘乙酸為保護劑進行制備的。

在本發明的一個實施例中，所述活性炭載納米金催化劑用于分解空氣中臭 氧，和分解空氣中的揮發性有機污染物。