[發明專利]一種甲醛低溫催化氧化用催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011284941.4
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112473666A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 吳貴升;樊犇;毛東森
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;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催化劑及其制備方法和應用，該催化劑包括CuO_x和活性炭，其中Cu與C的摩爾比為(3.0?15.0):(85.0?97.0)，其制備方法包括以下步驟：(1)按摩爾比，將Cu(NO₃)₂·3H₂O溶解后，在攪拌狀態下與活性炭混合反應，得到反應液；(2)將反應液升溫后，繼續攪拌至液體蒸干，得到催化劑；(3)將催化劑干燥、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催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著人們對室內裝潢過分追求，以及大量的人工裝潢材料的使用，密閉室內會持續揮發并保持一定濃度的甲醛，對人體健康造成嚴重的威脅。并且由于甲醛往往被包裹在致密裝潢材料的內部，因此，甲醛的揮發會持續十多年以上，因此，有效除去室內空氣的甲醛一直倍受關注。

消除甲醛方法最簡單方法可以使用具有物理吸附的多孔材料來吸附甲醛，但是由于材料容量有限，去除效率不是很好，并且還會脫附形成二次污染。而催化氧化法可將甲醛在溫和的反應條件下將甲醛完全氧化為對人體無害的H₂O和CO₂，成為甲醛去除的首選方法。

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。其中，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。Co₃O₄催化劑在CO低溫氧化以及甲醛氧化方面都有一些研究，但是該催化劑熱穩定性以及抗水性能都不盡人意。

CuO催化劑價格低廉，性能穩定，在CO氧化，甲醇水蒸氣重整制氫等氧化反應中體現出較高的催化活性，但是在CO氧化反應中，大多均采用的純氧化態催化劑，銅狀態是以二價狀態存在，因此反應溫度還是偏高。

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：

一種甲醛低溫催化氧化用催化劑，該催化劑包括CuO_x和活性炭，其中Cu與C的摩爾比為(3.0-15.0):(85.0-97.0)。

進一步地，所述的Cu與C的摩爾比為3.0:97.0。

進一步地，所述的Cu與C的摩爾比為7.0:93.0。

進一步地，所述的Cu與C的摩爾比為11.0:89.0。

進一步地，所述的Cu與C的摩爾比為15.0:85.0。

一種如上所述的甲醛低溫催化氧化用催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)按摩爾比，將Cu(NO₃)₂·3H₂O溶解后，在攪拌狀態下與活性炭混合反應，得到反應液；

(2)將反應液升溫后，繼續攪拌至液體蒸干，得到催化劑；

(3)將催化劑干燥、在N₂氣氛下焙燒后，得到甲醛低溫催化氧化用催化劑。

由于將銅組分負載在活性炭表面，在惰性氣氛N₂下并在600℃焙燒后，活性炭表面會蒸發出一些有機小分子以及C蒸汽，不僅可以對銅組分進行緩慢還原，同時活性炭表面含氧物種也會逐漸減少，形成高分散低相互作用的銅物種從而有效地增加了催化劑的低溫氧化活性。