[發明專利]一種甲醛低溫催化氧化用高性能催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011284925.5
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112473671B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 吳貴升;樊犇;徐會佳;毛東森
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/16;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種甲醛低溫催化氧化用高性能催化劑及其制備方法和應用，該催化劑包括CuO_x、CoO_y和活性炭，其中Co、Cu與C的摩爾比為(2.0?15.0):(4.0?16.0):(69.0?94.0)，其制備方法包括以下步驟：(1)Cu/C催化劑的制備；(2)按摩爾比，將Co(NO₃)₂·6H₂O溶解后，在攪拌狀態下與活性炭混合反應，得到反應液；將反應液升溫后，繼續攪拌至液體蒸干，然后干燥、在N₂氣氛下焙燒。該催化劑應用在甲醛的低溫催化氧化中。與現有技術相比，本發明反應溫度不高，反應活性高，催化劑制備方法簡單，容易放大和產業化。

技術領域

本發明涉及催化劑領域，具體涉及一種甲醛低溫催化氧化用高性能催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

眾所周知，由于室內裝潢材料的普遍流行，以及人造木工板的普及，建筑材料中的甲醛緩慢揮發出來，并且延續數十年以上，對人體健康造成潛在的威脅，因此，有效除去室內空氣的甲醛一直倍受關注。

通常，消除甲醛經常采用使用多孔材料如活性炭，硅藻土等來吸附，但是由于材料容量有限，并且存在吸附和脫附平衡，導致吸附效率不高，吸附劑用量大以及脫附形成二次污染等問題。

自上世紀末以來，國內外開展了大量的關于室內甲醛催化氧化反應以及催化體系的工作。一般商業化催化劑的活性組分一般為貴金屬(Pt、Au和Pd)，其昂貴的價格限制了其普遍推廣。相對于貴金屬催化劑，尖晶石Co₃O₄具有Co²⁺和Co³⁺，并且與氧離子的結合力比較弱，因此體相Co₃O₄表現出較高催化劑氧化活性，但是該催化劑穩定性較差，對甲醛的低溫催化氧化的活性也偏低。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種反應溫度不高，反應活性高的甲醛低溫催化氧化用高性能催化劑及其制備方法和應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

發明人了解到，雖然氧化銅催化劑由于價格便宜，也經常被用作CO以及甲醛氧化方面，但是該催化劑明顯比Co₃O₄表現出更差的催化活性，完全氧化溫度往往超過150℃以上。不過，由于Cu⁰和Cu⁺經常作為加氫以及脫氫的活性中心，在CO/CO₂加氫制醇以及甲/乙醇水蒸氣重整制氫方面具有廣泛的應用，本發明嘗試將Co₃O₄和低價銅相結合應用于甲醛氧化。其中，低價銅有利于甲醛中氫的脫除，而Co₃O₄催化劑為性能優良的CO氧化催化劑，勢必進一步提高催化劑的催化氧化活性，于是提出以下具體方案：

一種甲醛低溫催化氧化用高性能催化劑，該催化劑包括CuO_x、CoO_y和活性炭，其中Co、Cu與C的摩爾比為(2.0-15.0):(4.0-16.0):(69.0-94.0)。

進一步地，所述的Co、Cu與C的摩爾比為(3.0-10.0):(5.0-15.0):(82.0-89.0)。

進一步地，所述的Co、Cu與C的摩爾比為3.0:10.0:87.0。

進一步地，所述的Co、Cu與C的摩爾比為6.0:5.0:89.0。

進一步地，所述的Co、Cu與C的摩爾比為8.0:6.0:86.0。

進一步地，所述的Co、Cu與C的摩爾比為10.0:8.0:82.0。

一種如上所述的甲醛低溫催化氧化用高性能催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：