[發(fā)明專利]介孔負載型銅錳復合氧化物催化劑、制備及催化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510769581.X
• 申請日: 2015-11-12
• 公開（公告）號: CN105268452A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設計）人: 盧素紅
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

技術領域

本發(fā)明屬于催化材料、環(huán)境催化和環(huán)境保護技術領域，具體涉及用于催化氧化室內甲醛的介孔負載型銅錳復合氧化物催化劑及其制備方法。

背景技術

室內甲醛主要來源于建筑裝飾和裝修材料，如以脲醛樹脂為粘合劑的各種人造板（如膠合板、纖維板和刨花板等）、脈醛樹脂隔熱材料、含醛類消毒防腐劑的水溶性涂料等，是我國現(xiàn)階段室內空氣中最嚴重的污染物之一，在我國有毒化學品優(yōu)先控制名單上高居第二位，并已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質。據(jù)統(tǒng)計，裝修1～6個月內，甲醛超標率高達80%；裝修3年后甲醛超標率仍高達50%以上；室內家具和裝修材料中的甲醛釋放期一般為8～15年。中國頒布的《室內空氣質量標準》規(guī)定居民室內空氣中甲醛衛(wèi)生標準（最高允許濃度）為0.08mg/m³，在室溫下約為0.06ppm。人一生中約90%的時間在室內度過，因此，室內空氣質量狀況與人體健康息息相關，去除室內或者封閉體系內的甲醛勢在必行。研究新型高效、低成本凈化材料和技術，有效降解室內空氣中甲醛，改善工作環(huán)境，保護人體健康，對我國建設小康社會、和諧社會具有重要的意義。

目前，室內甲醛的去除方法主要有生物法、吸附法、等離子體技術、化學反應法、光催化氧化和熱催化氧化法。其中，熱催化氧化由于處理效率高、相對成本低、處理量大、處理徹底，并且沒有二次污染等問題，是消除甲醛最有效的方法，該方法的關鍵是催化劑。對于甲醛催化氧化的催化劑體系的研究主要集中在負載型貴金屬催化劑及非貴金屬催化劑等方面。其中，負載型貴金屬催化劑的研究較為廣泛且處理效果較好，如【201110087511.8】的專利公開的一種載銀納米二氧化錳催化劑能夠在0～120℃完全催化氧化甲醛；【200910098633.X】專利公開的一種負載型貴金屬催化劑能夠在低溫下保持對甲醛較高的活性和穩(wěn)定性。但負載型貴金屬催化劑價格較高且儲量有限，不易于推廣。非貴金屬氧化物催化劑比較容易得到，且價格相對較低，有廣闊的發(fā)展空間和市場前景。就目前所有報道的文獻來看，使用銅錳復合氧化物催化氧化甲醛的報道極少，使用高比表面積的介孔氧化物（Al₂O₃、TiO₂或SiO₂）作為載體更是未見報道。本研究使用介孔負載型銅錳復合氧化物催化劑在催化氧化甲醛反應中獲得很好的催化性能。

發(fā)明內容

為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供介孔負載型銅錳復合氧化物催化劑及其制備方法，所提供的催化劑可以在較低反應溫度（75～125℃）下完全催化凈化甲醛，催化劑活性好，成本低，且制備工藝簡單。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：介孔負載型銅錳復合氧化物催化劑，包括以下組分：活性組分10%～25%；助劑5%～20%余量為介孔氧化物為載體負載。

所述的介孔氧化物采用Al₂O₃、TiO₂或SiO₂。

所述的活性組分為銅錳復合氧化物。

所述的助劑采用CeO₂、ZrO₂或La₂O₃

介孔負載型銅錳復合氧化物催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）介孔氧化物載體的制備：將1.0～3.0g非離子表面活性劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（P123）溶解到10～30mL無水乙醇或蒸餾水中，磁力攪拌1～3h，滴入2.0～4.0mL鹽酸或硝酸，繼續(xù)攪拌10～30min，然后加入2.0～6.0g異丙醇鋁、鈦酸四丁酯或正硅酸乙酯中的一種，攪拌4～6h，40～80℃烘箱中干燥6～12h，于馬弗爐中400～600℃焙燒4～6h，得到介孔氧化物載體Al₂O₃、TiO₂或SiO₂；

2）活性組分及助劑的負載：將摩爾比例為1:1～1:5的硝酸銅和50%硝酸錳水溶液加入到50～150mL的蒸餾水中，然后加入0.1262～0.5046g的硝酸鈰、0.1742～0.6968g硝酸鋯或0.0664～0.2658g硝酸鑭中的一種，配成混合溶液，隨后投入介孔氧化物載體Al₂O₃、TiO₂或SiO₂，30～60℃恒溫水浴中攪拌4～8h，90～120℃下干燥6～12h，馬弗爐中400～600℃焙燒3～6h，得到介孔負載型銅錳復合氧化物催化劑。