[發(fā)明專利]分等級多孔金屬氫氧化物-SiO2復合甲醛吸附劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210439949.2
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102908984A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余家國;徐志花;程蓓
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分等級多孔甲醛吸附劑及其制備方法，具體為一種分等級多孔金屬氫氧化物-SiO₂復合甲醛吸附劑及其制備方法。屬于納米材料和室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

甲醛是典型的室內(nèi)污染物，其主要來自于建筑材料及室內(nèi)裝修材料等。在室內(nèi)所使用的各種人造板材中由于使用了大量的脲醛膠和酚醛膠，其在很長時間內(nèi)都會不斷分解，從而造成了室內(nèi)空氣的污染。在較低濃度下，甲醛對人體健康的影響主要表現(xiàn)在刺激眼睛和呼吸道，造成胸悶和皮膚瘙癢，即病屋綜合癥（sick?house?syndrome）。在濃度大于15ppm時，甲醛會致人死亡。由于人的大部分時間是呆在室內(nèi)場所的，如居住場所、工作場所、醫(yī)院及學校等。因此，凈化室內(nèi)空氣，去除甲醛污染已成為提高人們身體健康，改善人們生活環(huán)境的迫切任務(wù)。

目前，治理室內(nèi)甲醛污染方法主要有異相催化和物理吸附法。其中，物理吸附法由于操作簡單，無需外界條件而可以有效去除室內(nèi)甲醛氣體而受到關(guān)注。高錳酸鉀、氧化鋁以及一些陶瓷材料等都曾被研究作為甲醛氣體的吸附劑。然而，較低的甲醛吸附容量阻止了這些吸附劑的廣泛應(yīng)用。近年來，具有大比表面積的多孔活性炭和二氧化硅也被用作去除甲醛氣體的吸附劑。但是由于甲醛是一個典型的極性分子，其不能被多孔活性炭有效去除。目前，在多孔活性炭或二氧化硅表面進行功能化接枝胺基基團，是提高其吸附甲醛性能的一個重要途徑。由于胺基可以作為Schiff堿，能與呈現(xiàn)酸性的甲醛作用，從而有效提高多孔活性炭或二氧化硅吸附甲醛的能力。然而，修飾有胺基的活性炭或二氧化硅不太穩(wěn)定，尤其在高溫下會放出氨氣或含胺化合物而導致二次污染，因此，尋求高效、環(huán)境友好的甲醛吸附劑仍然具有十分重要的意義。

納米材料比其本體塊狀材料具有更優(yōu)異的性能，且其性能取決于微觀顆粒尺寸大小和形狀。近年來，人們對納米材料的結(jié)構(gòu)—性能間關(guān)系的研究十分感興趣。納米尺度顆粒的堆積及整個納米結(jié)構(gòu)間的協(xié)同作用對其用作吸附劑、催化劑及電極材料等的性能有較大的影響。例如，具有納米尺度的顆粒可以導致較大的比表面積和較多的表面活性位；整個納米顆粒的堆積（或有序排列）可以提供合適的多孔結(jié)構(gòu)，從而有利于反應(yīng)物或吸附質(zhì)的傳輸。復合納米材料由于單組份在納米尺度的緊密接觸，可能導致組份間的強烈相互作用，從而使得復合納米材料的活性遠遠高于單個組份的活性，這為設(shè)計新型的復合催化劑、吸附劑等提供了重要思路。作為重要的過渡金屬氫氧化物，Ni(OH)₂被廣泛應(yīng)用在電極材料、催化劑和吸附劑等領(lǐng)域中。然而，目前分等級多孔Ni(OH)₂-SiO₂復合材料的合成，及將其用作去除甲醛氣體的吸附劑的研究還鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述采用吸附法去除氣體甲醛的問題及復合納米材料的優(yōu)點，本發(fā)明提供一種分等級多孔金屬氫氧化物-SiO₂復合甲醛吸附劑及其制備方法，該方法中合成溫度相對較低，工藝簡單，原料易得，并且合成的復合吸附劑分散度高，具有納米尺寸，能夠快速、有效地吸附甲醛氣體。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人通過大量試驗研究，最終獲得了如下技術(shù)方案：

一種甲醛吸附劑，其特征在于：該吸附劑為金屬氫氧化物-SiO₂復合物，呈分等級多孔結(jié)構(gòu)，金屬氫氧化物的質(zhì)量含量在90wt%~20wt%之間，且呈現(xiàn)納米顆粒狀或納米片狀分散，該復合吸附劑的比表面積為大于或等于113m²/g，其中，所述的金屬氫氧化物為鎳氫氧化物、鐵氫氧化物、鋁氫氧化物、銅氫氧化物或鈰氫氧化物。

本發(fā)明的甲醛吸附劑優(yōu)選的金屬氫氧化物的質(zhì)量含量在80wt%~40wt%之間，且呈現(xiàn)納米顆粒狀或納米片狀分散。

本發(fā)明的甲醛吸附劑的制備方法，在油包水型乳液中，以水溶性金屬鹽、可溶性堿性物質(zhì)和含有硅的前軀體為原料，在不斷攪拌的過程中，通過水解-共沉積，然后經(jīng)過干燥制得分等級多孔甲醛吸附劑；其中所述的油包水型乳液中：油性溶劑包括環(huán)己烷或正己烷中的一種或兩種；表面活性劑包括分子量200-600聚乙二醇（PEG）、吐溫20、吐溫60、吐溫80、丙三醇、司盤20中的一種或幾種；所述的水溶性金屬鹽包括硝酸鎳、硝酸鐵、硝酸鋁、硝酸銅、硝酸鈰、氯化鎳、氯化鐵、氯化鋁、氯化銅、醋酸鎳、醋酸銅、硫酸鎳、硫酸鋁或硫酸銅；所述的可溶性堿性物質(zhì)包括氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀；含有硅的前軀體包括堿金屬硅酸鹽或正硅酸乙酯。

本發(fā)明的甲醛吸附劑的制備方法，包括如下步驟：