本发明涉及甲醛催化净化领域，具体涉及一种高效甲醛净化剂及其制备方法。
背景技术：
随着生活水平的不断提高，人们对于空气质量也越来越重视。在人居建筑物以及载人车辆等相对封闭的环境中，由于建筑材料、装修材料、家具粘合剂以及家电、办公器材等的大量使用或通风不畅，容易导致室内甲醛气体超标，严重污染空气，危害人们的健康。
目前，室内空气的净化技术主要有臭氧处理、光催化降解、负离子处理以及吸附净化等技术。其中，吸附净化技术是室内空气净化领域中最重要最有效的方法。
公开号为CN202315705U的中国专利文献公开了一种微结构光纤甲醛净化系统及微结构光纤甲醛净化装置，该专利的核心是利用二氧化钛催化膜进行甲醛的处理，其缺点是二氧化钛催化膜必须有紫外光照射，并配有相应的进气箱和出气箱，装置比较复杂。
公开号为CN203408627U的中国专利文献公开了一种多功能甲醛催化净化装置，该方法的特点是使用铂、钯等稀有金属为催化剂，同时需要多孔催化剂载体，并且铂、钯等稀有金属价格昂贵，不利于大规模推广。
公开号为CN104338528A的中国专利文献公开了一种常温甲醛催化剂的制备，该方法以沸石、海泡石、多孔活性炭材料、堇青石或自制载体为催化剂载体，以一种或几种非贵金属氧化物为活性组分，采用浸渍法制备甲醛催化剂，其缺点是需要多孔催化剂载体，且采用浸渍法，各种金属氧化物难以均匀混合。
现有的吸附净化技术中不仅需要负载昂贵稀有金属，而且需要借助多孔催化剂载体，对甲醛净化剂制备条件要求高，无法满足人们的正常需求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种生产成本低、混合均匀、比表面积大，无需借助多孔催化剂载体或其他材料和设备，即可直接用于甲醛净化的净化剂。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种高效甲醛净化剂。具体地，所述高效甲醛净化剂由铈源、锆源、强氧化剂及络合剂络合而成，其中，所述高效甲醛净化剂中铈源、锆源、强氧化剂、络合剂的摩尔比为2～9：1：0.5～1：0.5～3。
优选地，所述铈源、锆源、强氧化剂、络合剂的摩尔比为5～9：1：0.8～1：1～3。
优选地，所述铈源为硝酸铈、硫酸铈、草酸铈或三氯化二铈中的一种。
优选地，所述锆源为氯氧化锆、硫酸锆或硝酸锆中的一种。
优选地，所述强氧化剂为高锰酸钾、重铬酸钾、三氯化铁、硝酸或过氧化氢中的一种。
优选地，所述络合剂为谷氨酸、苹果酸、酒石酸、草酸中的一种或多种。
本发明第二方面提供了一种高效甲醛净化剂的制备方法。具体地，所述方法包括以下步骤：
步骤一、将铈源、锆源和强氧化剂配制成0.01～2mol/L的混合溶液，置于300～900r/min的磁力搅拌器中搅拌1～24h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为0.01～10mol/L酸性溶液中加入搅拌后的混合溶液，并用碱性溶液调节PH至5～7.8；
步骤三、加入络合剂，通过加入所述碱性溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤2～3次，放入60～150℃的烘箱中干燥1～24h；
步骤五、在空气、氩气、一氧化碳或氮气气氛下热处理1～24h，制得高效甲醛净化剂。
优选地，所述酸性溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、酒石酸溶液、草酸溶液、醋酸溶液或磷酸溶液中的一种。
优选地，所述碱性溶液为氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钙溶液中的一种。
优选地，所述步骤五中加热温度为400～1300℃。
本发明具有如下优点：
1、本发明以铈源、锆源、强氧化剂为原材料，结合络合剂制备而成，具有材料易于取得，生产工艺简单，反应条件温和，生产成本低，易于大规模生产的特点。
2、本发明制备的高效甲醛净化剂，混合均匀(化学混合)，比表面积大，无需借助催化剂载体或设备可直接用于甲醛的净化。
3、本发明制备的高效甲醛净化剂，具有高储氧能力和热稳定性，安全环保，能够有高效去除室内空气中的甲醛。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例的高效甲醛净化剂的制备方法，按以下步骤制备：
步骤一、将硫酸铈、硝酸锆和重铬酸钾按摩尔比8：1：0.9配制成1.8mol/L的混合溶液(溶剂为去离子水)，置于400r/min的磁力搅拌器中搅拌12h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为0.8mol/L硫酸溶液中加入搅拌后的混合溶液，并用氨水溶液调节PH值至6.3；
步骤三、加入摩尔比为1:1的谷氨酸和苹果酸(络合剂)，反应过程中通过加入氨水溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体，其中，络合剂与步骤一中加入硝酸锆的摩尔比2.8：1；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤3次，放入60℃的烘箱中干燥16h；
步骤五、在氩气气氛下加热至1200℃热处理23h，制得高效甲醛净化剂。
实施例2
本实施例的高效甲醛净化剂的制备方法，按以下步骤制备：
步骤一、将硝酸铈、氯氧化锆和高锰酸钾按摩尔比2：1：1配制成0.12mol/L的混合溶液，置于300r/min的磁力搅拌器中搅拌6h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为7mol/L酒石酸溶液中加入搅拌后的混合溶液，并氢氧化钠溶液调节PH值至7.8；
步骤三、加入草酸(络合剂)，反应过程中通过加入氢氧化钠溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体，其中，络合剂与步骤一中加入氯氧化锆的摩尔比3：1；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤2次，放入120℃的烘箱中干燥18h；
步骤五、在一氧化碳气氛下加热至1100℃热处理21h，制得高效甲醛净化剂。
实施例3
本实施例的高效甲醛净化剂的制备方法，按以下步骤制备：
步骤一、将草酸铈、硫酸锆和三氯化铁按摩尔比4：1：0.95配制成1.2mol/L的混合溶液，置于450r/min的磁力搅拌器中搅拌21h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为10mol/L草酸溶液中加入搅拌后的混合溶液，并用氢氧化钾溶液调节PH值至6.2；
步骤三、加入谷氨酸(络合剂)，反应过程中通过加入氢氧化钾溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体，其中，络合剂与步骤一中加入硫酸锆的摩尔比0.5：1；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤3次，放入150℃的烘箱中干燥12h；
步骤五、在空气气氛下加热至800℃热处理16h，制得高效甲醛净化剂。
实施例4
本实施例的高效甲醛净化剂的制备方法，按以下步骤制备：
步骤一、将三氯化二铈、硫酸锆和过氧化氢按摩尔比5：1：0.5配制成0.5mol/L的混合溶液，置于750r/min的磁力搅拌器中搅拌24h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为0.24mol/L盐酸溶液中加入搅拌后的混合溶液，并用氢氧化钙溶液调节PH值至6.5；
步骤三、加入摩尔比为1:1:1:1的谷氨酸、苹果酸、酒石酸和草酸(络合剂)，反应过程中通过加入氢氧化钙溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体，其中，络合剂与步骤一中加入硫酸锆的摩尔比1.2：1；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤3次，放入140℃的烘箱中干燥24h；
步骤五、在氮气气氛下加热至400℃热处理24h，制得高效甲醛净化剂。
实施例5
本实施例的高效甲醛净化剂的制备方法，按以下步骤制备：
步骤一、将三氯化二铈、氯氧化锆和强氧化剂硝酸按摩尔比3：1：0.6配制成1mol/L的混合溶液，置于500r/min的磁力搅拌器中搅拌2h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为0.01mol/L磷酸溶液中加入搅拌后的混合溶液，并用氨水溶液调节PH值至5.8；
步骤三、加入摩尔比为1:1:1的苹果酸、酒石酸和草酸(络合剂)，反应过程中通过加入氨水溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体，其中，络合剂与步骤一中加入氯氧化锆的摩尔比2：1；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤2次，放入65℃的烘箱中干燥10h；
步骤五、在一氧化碳气氛下加热至1300℃热处理3h，制得高效甲醛净化剂。
实施例6
本实施例的高效甲醛净化剂的制备方法，按以下步骤制备：
步骤一、将硝酸铈、硝酸锆和强氧化剂三氯化铁按摩尔比6：1：0.7配制成2mol/L的混合溶液，置于700r/min的磁力搅拌器中搅拌22h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为3mol/L醋酸溶液中加入搅拌后的混合溶液，并用氢氧化钠溶液调节PH值至5.0；
步骤三、加入摩尔比为1:1的苹果酸和酒石酸(络合剂)，反应过程中通过加入氢氧化钠溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体，其中，络合剂与步骤一中加入硝酸锆的摩尔比2.5：1；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤2次，放入108℃的烘箱中干燥1h；
步骤五、在氮气气氛下加热至600℃热处理9h，制得高效甲醛净化剂。
实施例7
本实施例的高效甲醛净化剂的制备方法，按以下步骤制备：
步骤一、将硫酸铈、氯氧化锆和强氧化剂重铬酸钾按摩尔比7：1：0.55配制成0.01mol/L的混合溶液，置于600r/min的磁力搅拌器中搅拌1h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为2mol/L酸性溶液酒石酸溶液中加入搅拌后的混合溶液，并用氢氧化钾溶液调节PH值至5.2；
步骤三、加入摩尔比为1:1:1谷氨酸、酒石酸和草酸，反应过程中通过加入氢氧化钾溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体，其中，络合剂与步骤一中加入氯氧化锆的摩尔比1.4：1；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤3次，放入90℃的烘箱中干燥8h；
步骤五、在氩气气氛下加热至800℃热处理1h，制得高效甲醛净化剂。
实施例8
本实施例的高效甲醛净化剂的制备方法，按以下步骤制备：
步骤一、将草酸铈、硝酸锆和强氧化剂高锰酸钾按摩尔比9：1：0.8配制成1.5mol/L的混合溶液，置于900r/min的磁力搅拌器中搅拌18h，制得混合溶液；
步骤二、向浓度为6.8mol/L盐酸溶液中加入搅拌后的混合溶液，并用氨水溶液调节PH值至5；
步骤三、加入摩尔比为1:1的苹果酸和草酸，反应过程中通过加入(氨水溶液控制pH值不变，静置陈化，得到前驱体，其中，络合剂与步骤一中加入硝酸锆的摩尔比1.3：1；
步骤四、将所述前驱体用去离子水或无水乙醇洗涤2次，放入110℃的烘箱中干燥2h；
步骤五、在氩气气氛下加热至950℃热处理10h，制得高效甲醛净化剂。
表1实施例1～8制得的高效甲醛净化剂的粒径平均尺寸、比表面积及甲醛净化率。
从表1中可以看出，实施例1～8制得的高效甲醛净化剂，晶粒平均尺寸小于46nm；比表面积大于45m2/g，具有混合均匀，比表面积大的特点。另外，实施例1～8制得的高效甲醛净化剂甲醛净化率达到了95％以上，明显高于现有产品，具有较强的甲醛净化能力。
表2实施例1～8制得的高效甲醛净化剂储氧量(μmol CO/g)测试结果。
从表2中可以看出，实施例1～8制得的高效甲醛净化剂，初始样品储氧量均达到了980μmol CO/g以上，平均储氧量均达到了1115μmolCO/g，显著高于现有产品的950μmol CO/g。其次，实施例1～8制得的高效甲醛净化剂，1000℃下焙烧8h老化后的储氧量高于860μmolCO/g，显著高于现有产品的780μmol CO/g，具有较高的储氧能力和热稳定性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。