[發明專利]一種分解乙烯的方法、其在空氣凈化和蔬果保鮮中的應用

在審

• 申請號: 201610960614.3
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN107983342A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 陳緒興;潘曉陽;龍佩青;易志國
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J23/46;B01J23/50;B01J23/52;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司11540
• 代理人: 張瑩

技術領域

本申請涉及碳納米管擔載貴金屬催化劑常壓及常/低溫常壓下催化降解乙烯技術，屬于無機納米催化材料領域。

背景技術

隨著人類文明的不斷發展，工業化進程的推進，化石燃料的使用給人類的生活帶來巨大的經濟財富的同時，由于化石燃料的不充分燃燒導致大氣污染，也給人類的健康帶來了極大的危害?；剂系牟怀浞秩紵龑е乱蚁怏w的排放以及自然界中植物在生長過程中釋放乙烯氣體，導致大氣中乙烯氣體的含量不斷升高。據文獻報道，每年釋放到大氣層中的乙烯達18-45×10⁶噸?？諝庵形⒘康囊蚁┙涍^一系列演變，最終會形成光化學煙霧，導致嚴重的大氣污染，給人類的健康與生存帶來了極大的危害。在國內，據中國環境監測總站統計，2013年至2014年北京的空氣質量達到了“嚴重污染”。全國中東大部分地區也深受霧霾困擾，北京全市普遍長時間達到極重污染程度。在國際上，1955年美國洛杉磯發生的光化學煙霧事件造成65歲以上老人死亡400多人，數以萬計的人倍受紅眼、喉痛、腦悶等病狀折磨，與此同時森林、草木、農作物業大面積受害；1970年東京發生的光化學煙霧事件導致全城6000人受害。同時，水果蔬菜在存貯過程中會釋放出微量乙烯，導致水果蔬菜的腐爛，給人類的生活造成極大的經濟損失。發展能夠高效降解大氣中以及水果蔬菜在存貯過程中的微量乙烯氣體的技術具有極其重大的科研、經濟和現實意義。

大氣中的乙烯氣體具有濃度低、難吸附和十分穩定的特點，導致其極難被降解。目前消除大氣中微量乙烯氣體的主要方法有物理吸附法、強氧化劑氧化法、光催化法和熱催化法。物理吸附法是采用活性炭和分子篩等對乙烯進行吸附，但是吸附量有限，而且在溫度升高的情況下容易脫附。強氧化法采用強氧化劑氧化降解乙烯，但是容易對環境造成二次污染。雖然光催化法利用太陽光光催化降解乙烯是一種綠色環保的有效途徑，但是受限制于天氣因素以及晝夜的影響無法進行實用。同時，由于在水果蔬菜的存貯過程中需要極其苛刻的條件，如:低溫、潮濕、密閉避光、綠色環保。這些苛刻的條件導致物理吸附法、強氧化劑氧化法和光催化法無法使用。熱催化氧化降解乙烯是一種高效實用的方法，目前國內外多采用一些金屬氧化物(如：Co₃O₄、MnO₂等)或者介孔二氧化硅作為載體擔載貴金屬熱催化氧化乙烯，然而一般的熱催化劑催化降解乙烯需在250℃進行，雖然有極少一部分催化劑在室溫下能夠熱催化降解乙烯，但是在潮濕低溫條件下，乙烯催化氧化過程中生成的水導致這些熱催化劑會很快失活而無法實用。

碳納米管作為一種新型的已工業化生產的一維碳納米材料具有廣闊的應用前景，其較高的比表面積、優異的導電性以及許多異常的力學、電學和化學性能引起了廣大科學研究者的關注，甚至在實際生活中的應用，但是利用碳納米管的超疏水性以及較大的比表面積，做為載體擔載貴金屬熱催化氧化降解乙烯，迄今為止尚未見到任何形式的報道。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供一種分解乙烯的方法，該方法將碳納米管擔載貴金屬催化劑用于常壓及低(常)溫常壓下催化降解乙烯氣體。所述碳納米管擔載貴金屬催化劑具有優良的疏水性；所述碳納米管擔載貴金屬催化劑含有鉑時，在常溫(25℃)常壓下對大氣中的乙烯具有高效的催化性能和穩定性，在模擬水果蔬菜存貯的低溫(0℃)常壓下對乙烯具有高效的催化性能和穩定性。

所述分解乙烯的方法，其特征在于，含有乙烯和氧氣的氣體與碳納米管和/或碳納米管擔載貴金屬催化劑接觸，將氣體中的全部或部分乙烯分解為二氧化碳和水。

所述碳納米管和碳納米管擔載貴金屬催化劑具有超疏水性。

優選地，所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中的貴金屬含有金、銀、鉑、鈀、釕中的至少一種。進一步優選地，所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中的貴金屬含有銀、鉑、鈀、釕中的至少一種。

優選地，所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中的貴金屬包括鉑。

進一步優選地，所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中的貴金屬是鉑；或者所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中的貴金屬包括鉑和選自金、銀、鈀、釕中的至少一種金屬。

優選地，所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中，貴金屬的質量百分含量為0.1％～10％。進一步優選地，所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中，貴金屬的質量百分含量為1～5％。作為一種實施方式，所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中，貴金屬的質量百分含量為1～3％。作為另一種實施方式，所述碳納米管擔載貴金屬催化劑中，貴金屬的質量百分含量為3～5％。