[發明專利]室溫氧化甲醛的納米鈰錳氧化物/活性炭復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711103494.6
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107930666B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 賈玉璽;王曉;徐永正;張雷達;陳忠麗;劉大河
• 申請（專利權）人: 山東格藍云天環境科技有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/03;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明提供室溫氧化甲醛的納米鈰錳氧化物/活性炭復合材料及其制備方法。首先將活性炭進行酸處理，然后使用含氮化合物對其進行氮摻雜處理，經溶膠凝膠熱處理后在活性炭表面引入氮元素，在得到介孔活性炭的同時，極大地增加了活性炭的表面極性，然后采用原位共沉淀法在活性炭表面均勻穩固地負載納米鈰錳氧化物。與現有的催化劑相比，該納米鈰錳氧化物/活性炭復合材料可以暴露更多的活性位點，并且具有很好的疏水性能，提高了甲醛催化氧化活性，可直接使用或者經簡單成型后使用，用于空氣凈化領域。步驟簡單、操作方便、實用性強。

技術領域

本發明屬于甲醛催化氧化的空氣凈化領域，具體涉及一種可室溫氧化甲醛的納米鈰錳氧化物/活性炭復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來，空氣污染已成為社會面臨和亟待解決的重大問題，PM2.5成為威脅人類健康的最主要的室外因素之一，而甲醛則成為室內最主要的空氣污染物。甲醛毒性高，當累積至一定濃度時，會引起呼吸系統和神經系統過敏反應，長期接觸低濃度的甲醛會大大增加致癌的概率。甲醛在生活中無處不在，裝修材料和建筑裝飾物是室內甲醛的主要來源，直接威脅人們的健康，因此有效控制室內空氣中甲醛污染引起了人們的高度重視。

目前，室內甲醛主要是利用市售的空氣凈化器或活性炭材料的物理吸附作用進行消除。這類產品成本低、制備方法簡單，但是很容易達到吸附飽和，一旦接近吸附飽和則吸附效率大大降低，而且有害小分子氣體容易溢出造成二次污染，需要及時更換，這樣既費時費力，又增加了成本。因此，使用催化劑對甲醛進行催化氧化生成無毒的二氧化碳和水是目前研究的熱點。

研究發現，鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)等貴金屬對于甲醛的催化氧化具有極佳的效果，但該類催化劑價格昂貴、制備工藝復雜、使用壽命短。于是人們將研究重點轉向由過渡金屬氧化物制備的催化劑，以MnO_x、CoO_x、CeO₂、CuO等為代表的錳、鈷、鈰、銅混合價態氧化物，取得了不錯的效果。目前該類催化劑主要有以下幾種形式：①MnO_x；②X-MnO_x(X包括貴金屬、過渡金屬氧化物、主族元素和稀土元素)；③活性炭、碳納米管、氧化鋁陶瓷等負載MnO_x。純MnO_x在高溫下具有很好的催化氧化甲醛能力，但是在室溫下活性較差；貴金屬-MnO_x和過渡金屬氧化物-MnO_x具有最好的低溫氧化甲醛能力，但貴金屬價格較貴；活性炭、碳納米管、氧化鋁陶瓷等負載MnO_x通過特殊處理可以使MnO_x均勻分散在載體上，避免催化劑粒子團聚，使催化劑表面暴露更多的活性位點，具有很好的應用前景。

活性炭對甲醛具有物理吸附作用，MnO_x可以對甲醛進行催化氧化作用，同時活性炭價格低廉，品種多，因此活性炭負載MnO_x可用于甲醛的催化氧化，但其往往在較高的溫度(＞200℃)下才能有效地對甲醛進行氧化，在低溫尤其是室溫下的催化活性很差(室溫下甲醛轉化率＜10％)。因此，貴金屬-MnO_x和過渡金屬氧化物-MnO_x等復合催化劑的協同作用使得在低溫下對甲醛有很好的催化氧化能力。如CN103071489A公開了一種室溫消除甲醛的負載型活性炭催化材料及制備方法，使用硝酸和雙氧水對活性炭進行預處理后，然后依次浸漬金屬硝酸鹽和貴金屬氯化物，通過氧化還原反應得到負載貴金屬和金屬氧化物的復合催化劑。該催化劑中添加了貴金屬，使成本增加，并且貴金屬和金屬氧化物很難在活性炭表面均勻分散，以致負載量低、結合力差，在反復使用過程中易脫落失活，而這也是目前該類催化劑常見的缺陷。因此，提高復合催化劑與活性炭表面之間的化學結合能是該類催化劑需要解決的關鍵技術問題。

發明內容