[發(fā)明專利]一種有機(jī)胺改性二氧化錳催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN115007203B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海瑋;門啟慧;蓋鑫磊;卜云飛;張運(yùn)江
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J27/24;B01J23/34;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/44;F24F8/167
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種有機(jī)胺改性二氧化錳催化劑及其制備方法和應(yīng)用，包括以下步驟：將二氧化錳顆粒加入到含有機(jī)胺、鹽酸和去離子水的混合浸漬溶液中，攪拌獲得混合懸浮液；將混合懸浮液進(jìn)行反復(fù)凍融，然后經(jīng)離心、洗滌、干燥后，獲得有機(jī)胺改性二氧化錳催化劑。本發(fā)明通過在無機(jī)金屬氧化物催化劑表面固載無毒害的氨基脲分子，實現(xiàn)常規(guī)MnOsubgt;2/subgt;催化劑氨基功能化改性，從而高效、協(xié)同消除環(huán)境空氣中的醛酮類揮發(fā)性有機(jī)物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)胺改性二氧化錳催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

室內(nèi)環(huán)境空氣中的醛酮類揮發(fā)性有機(jī)物，其污染來源多且分布集中，包括裝修建材、家具家電、人為活動以及室外污染空氣交換，已被世界衛(wèi)生組織(WHO)認(rèn)定為極具揮發(fā)性、刺激性和致畸病變的一類致癌物。醛酮類揮發(fā)性有機(jī)物在總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOCs)中占相當(dāng)大的比例(超過25％)，并且?guī)缀跛蟹羌淄樘細(xì)浠衔锉谎趸鶗a(chǎn)生醛酮類揮發(fā)性有機(jī)物。僅僅10.4％的醛酮類揮發(fā)性有機(jī)物便可貢獻(xiàn)出22％以上的大氣氧化性，能與氮氧化物、氨等空氣污染物發(fā)生復(fù)雜的非均相反應(yīng)直接作用于二次有機(jī)氣溶膠和臭氧的轉(zhuǎn)化形成，從而加劇了室內(nèi)空氣污染的研究和治理難度。其中，甲醛、乙醛和丙酮是環(huán)境空氣中最為主要的醛酮類揮發(fā)性有機(jī)物，約占60％左右。與大氣污染不同的是，醛酮類VOCs濃度可在有限空間內(nèi)迅速累積驟升。

目前，消除醛酮類揮發(fā)性有機(jī)物使用效果較好的包括2,4-二硝基苯肼(DNPH)浸漬硅膠吸附劑和含錳氧化物催化劑。其中，DNPH已被美國國家環(huán)境保護(hù)局TO-11A標(biāo)準(zhǔn)檢測方法確定為最為有效的痕量羰基標(biāo)準(zhǔn)測定劑，但是DNPH固載量若超過100μmol·L^-1即會產(chǎn)生很高的毒性和易爆的環(huán)境風(fēng)險，并且其去除效率易受日照和環(huán)境自然酸度的影響，從而限制了DNPH的廣泛應(yīng)用。含錳氧化物是一種很有前途的催化劑，如二氧化錳(MnO₂)，但若污染物濃度接近ppm以下和溫度低于45℃等限制因素則會降低其氧化活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種有機(jī)胺改性二氧化錳催化劑及其制備方法和應(yīng)用，通過在無機(jī)金屬氧化物催化劑表面固載無毒害的氨基脲分子，實現(xiàn)常規(guī)MnO₂催化劑氨基功能化改性，從而高效、協(xié)同消除環(huán)境空氣中的醛酮類揮發(fā)性有機(jī)物。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

第一方面，提供一種有機(jī)胺改性二氧化錳催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將二氧化錳顆粒加入到含有機(jī)胺、鹽酸和去離子水的混合浸漬溶液中，攪拌獲得混合懸浮液；

將混合懸浮液進(jìn)行反復(fù)凍融，然后經(jīng)離心、洗滌、干燥后，獲得有機(jī)胺改性二氧化錳催化劑。

進(jìn)一步的，所述二氧化錳顆粒與混合浸漬溶液的質(zhì)量體積比為(13～15)g：(83～85)L，所述混合浸漬溶液中有機(jī)胺、鹽酸和去離子水的質(zhì)量比為10～12：3～5：83～87。

進(jìn)一步的，所述混合懸浮液的凍融條件為-32～-28℃冷凍4～6h，然后在20～25℃解凍，凍融次數(shù)為2～3次。

進(jìn)一步的，所述混合懸浮液經(jīng)過反復(fù)凍融后，離心，洗滌，然后用乙醇溶液離心5次，最后在65～85℃的烘箱中干燥。

進(jìn)一步的，所述有機(jī)胺包括氨基脲(CH₅N₃O)、羥胺(NH₂–OH)、尿素(NH₂–NHCONH₂)、苯肼(NH₂–NHC₆H₅)中的一種。

進(jìn)一步的，所述二氧化錳顆粒為無定形MnO₂顆粒或α-MnO₂顆粒。