一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂及其制备方法和应用技术

一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂及其制备方法和应用，所述的催化剂以一水氧化铝(AlOOH)为载体，采用浸渍法等方法将贵金属Pt、Pd负载在AlOOH上，制备得到一种在常压室温下可将污染空气中甲醛高效催化氧化成无害的二氧化碳和水的催化剂。AlOOH载体由氢氧化铝直接焙烧所制得，其制备工艺简单可重复、比表面积大、羟基多；本发明专利技术使用硝酸盐作为前驱体溶液时，制得的Pt/AlOOH或Pd/AlOOH催化剂具有更高的贵金属分散度，从而获得更加优异的室温甲醛净化效果。实验测试表明，在相对湿度RH为0～80％的空气中，甲醛浓度为80ppm，该催化剂催化氧化甲醛转化率在长时间内可维持100％。

Formaldehyde pollutant room temperature catalytic oxidation catalyst, preparation method and application thereof

A formaldehyde at room temperature catalytic oxidation catalyst and preparation method and application thereof, the catalyst with water alumina (AlOOH) as the carrier, by impregnation methods such as noble metal Pt and Pd supported on AlOOH, prepared by a at atmospheric pressure and room temperature can be the catalyst into harmless carbon dioxide and water efficient the catalytic oxidation of formaldehyde pollution in the air. AlOOH is prepared by direct calcination of aluminum hydroxide carrier, its preparation process is simple and repeatable, large surface area, hydroxyl; the invention uses nitrate as the precursor solution, prepared Pt/AlOOH or Pd/AlOOH catalyst has higher metal dispersion, so as to obtain more excellent purification effect of formaldehyde at room temperature. The experimental results show that the formaldehyde concentration is 80ppm in the air with relative humidity RH of 0 ~ 80%, and the catalytic conversion rate of formaldehyde can be maintained 100% in a long time.

【技术实现步骤摘要】
一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于催化剂和环境保护
，具体涉及一种室内污染物甲醛的室温催化氧化催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近些年，甲醛中毒事件频发。2014年，浙江师范大学寝室甲醛中毒事件、江西南昌的堡幼儿园出现集体甲醛中毒；2015年，上海崇明裕安小学新校区甲醛、氨超标；2016年7月1日，吉林市某幼儿园多名幼儿陆续出现恶心、高烧、支气管发炎等症状，原因是新建的幼儿园甲醛超标所致。目前，甲醛已经被美国环境保护署(EPA)确认为可能性致癌物，被世界卫生组织下属的国际癌症研究机构(IARC)确定为1类致癌物质。而甲醛广泛来源于建筑材料、装饰物品以及家具材料等的释放。为了符合日益严格的环境保护法律法规和满足人们对更高品质生活的追求，有效地去除室内甲醛气体成为当前迫切需要解决的问题。目前，治理甲醛的方法有通风法、绿色植物净化法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、光催化法、负离子净化法、常温催化氧化法、等离子技术法、分子络合技术法等方法。在这些方法中，通风法是通过室内与室外的空气流动来降低室内空气中有害物质的含量，然而甲醛污染源一般需要三到十五年的释放周期，释放周期太长；绿色植物净化法是通过植物的光合作用吸收室内的甲醛，但作用有限；活性炭吸附法是利用活性炭等高比表面物质来吸附甲醛，但会产生二次污染；臭氧氧化法是利用臭氧的强氧化性将甲醛氧化分解，但臭氧本身具有毒性；光催化法是利用光催化剂在特定光源照射下催化氧化甲醛，但此法效率低，且需要提供额外的能量；负离子净化法是空气负离子借助凝结吸附作用，依附在甲醛上，形成大离子沉降下来，但此法对因装饰装修造成的甲醛、苯系物等污染净化效果有限；等离子技术法是通过放电产生大量等离子体氧化甲醛，但此法产生臭氧造成二次污染；分子络合技术法利用甲醛和氨的溶水特性，将室内空气引入净化器中，将其中的有毒气体通入分子络合剂(甲醛捕捉剂)与水组成的络合分解体系，最终将室内空气中的污染物转化为不可逆的中性的大分子链固态物质，但此法溶液需常更换、耗能大。传统催化氧化法是利用催化剂在热能的作用下催化氧化甲醛，但此法需要温度较高，耗能大。室温下高效降解甲醛的催化氧化技术具有节能、高效、可持续等优点，近年来成为本领域的研究热点。如中国专利CN103736484A中提到了一种室温下催化氧化甲醛的催化剂，该催化剂由二氧化钛纳米管阵列上负载贵金属组成，该催化剂寿命短、活性相对较差、无水条件下活性差。中国专利CN106040230A中提到了一种金属基的阳极氧化铝除甲醛的一体化催化剂，该催化剂以一种特殊的金属铝自生长的自组装有序阳极氧化铝材料为基板，但是其载体和催化剂制备复杂，制备过程中有二次水污染产生，且室温下甲醛净化效果差，“当铂含量为2-2.5wt％时，在常温下甲醛转化率达到72％”，并且贵金属含量较高，成本高，不利于推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在室温常压下将污染空气中的有害气体甲醛高效催化氧化成无害的二氧化碳和水的催化剂。本专利技术的另一个目的是提供一种制备上述催化剂的方法和应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂，系贵金属负载型催化剂，所述催化剂中的活性组分为Pt或Pd，载体为一水氧化铝AlOOH，活性组分的负载量为0.05～5.0wt％。所述的催化剂采用AlOOH载体，比表面积大、羟基多，有利于甲醛分子和产物的扩散、贵金属的分散及甲醛分子在催化剂表面的吸附与氧化。优选地，所述的催化剂中羟基氧占总氧的比例(OOH/OTotal)为40～80％。本专利技术所述的催化剂，其载体一水氧化铝(AlOOH)可以在250～450℃条件下(优选温度区间为300～400℃)将氢氧化铝(Al(OH)3，自制或商业)焙烧而制得，或采用商购的AlOOH为载体。利用采用浸渍法、沉淀法等方法将Pt、Pd等贵金属负载在AlOOH上，活性组分Pt、Pd等贵金属的负载量为0.05～5.0％(优选为0.2～2.0％)，且活性组分Pt、Pd等贵金属的最可几粒径小于5nm(优选小于1nm)。本专利技术还提供所述催化剂的制备方法，可采用浸渍法、沉淀法等方法进行制备，包括以下步骤：(1)将氢氧化铝Al(OH)3在250～450℃条件下焙烧制备AlOOH载体；(2)在溶剂中，加入贵金属Pt或Pd的前驱体溶液和AlOOH载体，控制混合液的固液比，搅拌至混合均匀以使活性组分分布均匀；(3)在常温或加热条件下，继续搅拌至粘稠(浆糊状)后干燥；(4)将干燥产物研磨成粉状，250～450℃进行焙烧；(5)贵金属Pt或Pd的还原处理。步骤(2)中，Pt、Pd等贵金属的前驱体溶液，Pt前驱体溶液可为Pt(NH3)2(NO2)2、Pt(NO3)2、H2PtCl6·6H2O；Pd前驱体溶液可为PdCl2、Pd(NO3)2·nH2O、Pd(OAc)2；所用贵金属前驱体溶液可为以上溶液的一种或多种。优选前驱体溶液为Pt或Pd的硝酸盐，如Pt(NH3)2(NO2)2、Pt(NO3)2、Pd(NO3)2·nH2O)，制得的催化剂其贵金属的最可几粒径小于1nm。步骤(2)中，所述的溶剂优选乙醇、去离子水、苯中的一种或多种，固液比控制在1～80％(优选为10～40％)。搅拌时间不少于0.1h，搅拌的温度不低于20℃。步骤(3)中，干燥处理的温度可为50～200℃(优选为90～130℃)，干燥时间为0.05～60h(优选为6～12h)。步骤(4)中，在马弗炉等焙烧设备中进行焙烧温度可为250～450℃(优选为300～400℃)，焙烧时间为0.05～120h(优选为1～5h)。步骤(5)中，还原处理可采用纯氢气或含氢气体氛围中，在250-450℃下(优选温度区间为300～400℃)对制得的催化剂进行气相还原处理；或者在硼氢化钠等还原性溶剂中，采用液相还原法对制得的催化剂进行液相还原处理。按上述方案，步骤(2)中，可以向Pt、Pd等贵金属的前驱体溶液中加入溶剂后，在搅拌条件下，加入AlOOH载体，控制好混合溶液的固液比，并继续搅拌使活性组分分布均匀；亦可采用首先将AlOOH载体加入溶剂中搅拌制备AlOOH浆料后，再向其中添加贵金属前驱体溶液的办法。按上述方案，制备方法步骤(3)中，可省略加热搅拌至糊状过程，直接采用过滤等方式进行固液分离，然后进行干燥。本专利技术还涉及所述的催化剂在甲醛催化氧化中的应用。所述的催化剂可在室温(5～40℃)下将空气中的甲醛污染气体完全催化氧化为二氧化碳和水。本专利技术的催化剂的应用方法为：可直接以粉末或颗粒状形态直接使用；或者采用涂覆、浸渍等传统方法，将其涂覆在蜂窝状、纤维状、网状、板状等不同形状的金属、织物、陶瓷、纸质等不同材质的支撑体上，便捷地实现催化剂的成型，应用于空气净化器、空调等设备上。有益效果：本专利技术以自制或商业的Al(OH)3直接焙烧所制备的AlOOH为载体，采用涂覆、浸渍等方法将Pt、Pd等贵金属负载在AlOOH上，制备一种在室温常压下将污染空气中的有害气体甲醛高效催化氧化成无害的二氧化碳和水的催化剂，适用于车间、居室、办公室、教室、建材市场等有甲醛污染的环境。与现有技术相比，本专利技术的优点是：(1)本专利技术采用自制或商业的AlOOH载体，推荐由自制或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂，其特征在于，所述催化剂系贵金属负载型催化剂，其中活性组分选自Pt或Pd，载体为一水氧化铝AlOOH，活性组分Pt或Pd的负载量为0.05～5.0wt％，最可几粒径小于5nm。

【技术特征摘要】
1.一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂，其特征在于，所述催化剂系贵金属负载型催化剂，其中活性组分选自Pt或Pd，载体为一水氧化铝AlOOH，活性组分Pt或Pd的负载量为0.05～5.0wt％，最可几粒径小于5nm。2.根据权利要求1所述的甲醛污染物室温催化氧化催化剂，其特征在于，所述的催化剂中羟基氧占总氧的比例OOH/OTotal为40～80％。3.根据权利要求1或2所述的甲醛污染物室温催化氧化催化剂，其特征在于，所述活性组分Pt或Pd的最可几粒径小于1nm。4.一种权利要求1所述的甲醛污染物室温催化氧化催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将氢氧化铝Al(OH)3在250～450℃条件下焙烧制得载体AlOOH；(2)在溶剂中，加入贵金属Pt或Pd的前驱体溶液和AlOOH载体，控制混合液的固液比，搅拌至混合均匀；(3)在常温或加热条件下，继续搅拌至浆糊状后，干燥；或者直接固液分离后干燥；(4)将干燥产物研磨成粉状，250～450℃进行焙烧；(5)对焙烧产物中的贵金属Pt或Pd进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭燏，李清，陈飞，王峰，曹财源，刘怡，赵阳，孙路，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32