[發明專利]一種室溫催化氧化甲醛的納米礦物催化劑及其應用方法

在審

• 申請號: 201810813407.4
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108940303A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 劉海波;王燦;陳天虎;鄒雪華;陳平;李夢雪;謝巧勤;周躍飛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種室溫催化氧化甲醛的納米礦物催化劑及其應用方法，該催化劑是以含有納米針鐵礦和納米錳氧化物礦物、且具有納米?微米多級孔結構的天然富錳褐鐵礦礦石加工而成。本發明的天然納米礦物催化劑具有優異的催化氧化甲醛活性，室溫下可以將甲醛完全轉化為二氧化碳和水，相較于常規的貴金屬催化劑具有制備方法簡單、價格低廉等優點，可廣泛用于空調設備、空氣凈化器、裝修與建筑材料或替代活性炭包等使用。

技術領域

本發明屬于空氣凈化技術領域，具體涉及一種在室溫下催化凈化甲醛的納米礦物催化劑及其用途。

背景技術

甲醛(HCHO)是主要的室內空氣污染物之一，對眼睛、鼻腔、呼吸道粘膜組織具有很強刺激性和人體毒性，被國際癌癥中心和世界衛生組織列為一級致癌致畸物質。是繼工業革命以來的“煤煙型”、“光化學煙霧型”污染之后，人類目前正深陷于“室內空氣污染”第三個標志性空氣污染時期。因此如何高效、廉價、無二次污染地消除甲醛污染物對人類健康具有重要意義。目前控制室內甲醛污染有三種：源頭控制、增強通風換氣和空氣凈化。由于受制于替代品成本等原因，甲醛作為防腐劑、添加劑和粘結劑組分未來仍會廣泛應用于各種工業產品和建筑材料中，很難從源頭完全消除甲醛對室內空氣的污染。即使增強換氣仍然難免會出現室內空氣甲醛超標的問題(GB/T18883-2002，室內空氣甲醛濃度限值0.1mg/m³)。室內空氣中甲醛凈化成為保證室內空氣的質量、保護人民群眾身體健康的技術需求。

常見的室內空氣甲醛凈化技術主要為吸附技術和催化氧化技術。常見的吸附技術主要是用較大比表面積的活性炭和分子篩作為吸附劑來吸附甲醛，但是受限于吸附材料的吸附容量，需要二次再生或者更換，也容易因脫附產生二次污染等問題。催化氧化技術可以將甲醛在低溫下完全轉化為二氧化碳和水，具有環保高效、無二次污染、且不存在吸附飽和等優點，是非常有應用前景的甲醛凈化技術。目前在室溫下具備完全去除甲醛效果的催化劑主要為貴金屬催化劑，如Pt系催化劑和部分氧化物負載Au、Ag系催化劑。

專利CN1795970A公開了一種在室溫下就能高效完全氧化甲醛的催化劑。該催化劑的主要活性組分為金屬氧化物和少量的貴金屬，其中金屬氧化物為該催化劑主體成分和載體，貴金屬負載于金屬氧化物載體上。前述的金屬氧化物組分為下列金屬氧化物中至少一種：二氧化鈰、氧化鈣、氧化鎂、三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、三氧化二鑭、氧化鋅、氧化銅；貴金屬群為：金、鉑、銠、鈀。

專利CN106540741A公開了一種Beta分子篩負載貴金屬活性組份催化劑的制備方法并用于室溫下凈化甲醛。該催化劑包括：使用無機模板晶種法首先制備出Beta分子篩，并將貴金屬負載于Beta分子篩表面。所負載貴金屬為下列任意一種或至少兩種的混合物：金、銀、鉑、銠、鈀。上述催化劑在室溫下就可實現甲醛的完全催化轉化，且反應產物選擇性高，沒有甲酸、一氧化碳和甲酸甲酯等副產物。

CN105013322B公開了一種錳氧化物催化劑用于催化氧化甲醛，該錳氧化物催化劑活性組分為δ晶型二氧化錳。該催化劑具有以下特點：(1)對高濃度甲醛在高空速下起燃溫度低(甲醛濃度170ppm，空速100000mL/(g·h))，該條件下50℃轉化效率為37％，完全轉化甲醛溫度為80℃，優于大多數過渡金屬氧化物。(2)該錳氧化物在反應過程中晶型結構穩定，對甲醛轉化率在長時間穩定性測試中保持不變。

CN107376982A公開了一種介孔硅材料負載納米金催化劑的制備和活化方法，并在室溫條件下催化氧化甲醛。催化劑的具體制備方法為：首先將介孔硅材料通過硅烷偶聯劑修飾改性后，以氯金酸為前驅體，采用液相沉淀法將金顆粒負載于介孔硅材料上，金在催化劑中含量為0.5-3.5wt％。上述催化劑具有孔道結構豐富、比表面積高等特點，有利于吸附活化甲醛分子。