专利名称：室温条件下甲醛气体氧化催化剂的制作方法
技术领域：
本发明用于室温条件下氧化甲醛气体，可以在室温条件下将甲醛气体氧化为二氧化碳和水。
背景技术：
甲醛是比较典型的室内环境污染物。多种室内装修材料，如家具油漆、墙纸、塑料地板、化纤地毯、门窗等，都有可能向室内释放甲醛，尤其现今的人造板材普遍使用酚醛树脂等能够释放出甲醛的粘合剂，在室内环境中释放甲醛可持续数年，严重损害了人类的身体健康。研究表明，长期接触低浓度甲醛(0.017mg/m3～0.068mg/m3)，虽然引起的症状强度较弱，但症状与甲醛产生的急性效应是一致的。
目前，各种空气净化器主要应用活性炭的强吸附性吸附甲醛等污染物。常用多孔炭材料、有蜂窝状活性炭，球状活性炭，活性炭纤维，新型活性炭以及分子筛、沸石、多孔粘土矿石、活性氧化铝和硅胶等作为吸附剂。此种方法比较简单，但吸附剂需定期更换。用催化技术将甲醛分解为无害无味物质的传统的催化分解需要在一定温度下完成(一般在200℃以上)，运行费用较高。等离子体催化技术虽然可在常温、常压下分解有害气体，但是会产生一氧化碳、臭氧和氮氧化物等副产物，且可发生等离子体的设备价格昂贵。当前研究比较多的催化分解甲醛技术为纳米光催化，如已取得国家发明专利(专利号ZL98115808.0)的纳米固体超强酸光催化剂。这类催化剂主要以TiO2纳米粉体或薄膜作为光催化剂，原料制备方法复杂，技术要求高，且纳米光催化剂需要特定的激发光源。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种用于室温条件下非光催化氧化低浓度甲醛的高选择性催化剂。该催化剂使用简单易得的金属氧化物和非常少量的贵金属为原料，制备方法简单。本发明是在充分考虑到以往的研究结果的基础上，进行了大量研究的结果。所提供的催化剂在室温条件下就可以将甲醛完全催化转化为二氧化碳和水，并且在相当长的时间范围内转化率保持在100％。不需要光源和复杂的附属设备和外在条件。
本发明的催化剂以金属氧化物为载体，负载0.5～1％的其它贵金属。前述金属氧化物可以是三氧化二铝、氧化镍、二氧化锰、二氧化硅、三氧化二铁中至少一种，前述贵金属组分可以铂、金、铑、钯中至少一种。
前述的催化剂，若金属氧化物的制备过程中溶液酸度控制不当，催化剂的活性即甲醛的转化率会降低。而贵金属组分小于0.5％(金属元素重量换算值)时，催化剂的耐久性会降低，贵金属组分大于1％，则会降低催化剂的选择性。前述金属氧化物组分可以直接是该金属的氧化物，也可以由其他方式将该金属的硝酸盐碳酸盐等某些形式的无机盐通过一定方法得到。前述0.5-1％(金属元素重量换算值)的贵金属组分可以是该金属或该金属的氧化物以及任何一种无机盐的形式而不改变其作用，其作用为助催化剂或第二载体，视应用对象和条件而调整。该催化剂的特征是，金属氧化物载体表面具有一定量的氧物种O2-，O-，O2-，并且主要为O-。贵金属组分可以提高催化剂的耐久性和活性。
按照本发明，金属氧化物载体可以由该金属的硝酸盐，碳酸盐等无机盐形式，通过共沉淀氧化法制备。比如先将某金属的硝酸盐溶解，在搅拌情况下用氢氧化钠溶液将PH值调节到12～13，再缓慢加入次氯酸钠溶液，放置过夜。将溶液用抽滤法过滤，得到的沉淀物反复用去离子水淋洗，直到用硝酸银溶液检测不到滤液中的氯离子。然后将沉淀在70℃干燥。得到了金属氧化物以后，将上述贵金属中的一种或两种按照0.5-1％(金属元素重量换算值)负载在金属氧化物上。负载之后用旋转蒸发仪去掉水分，再在70℃彻底干燥。将制得的催化剂筛分为一定目数的颗粒。
前述的催化剂，根据不同的需要，可以制成各种结构，如负载在蜂窝陶瓷体或金属制成的筛网结构的壁表面上，或开孔泡沫体也可以用作催化剂的结构性载体。也可将催化剂制成球状或板状使用。
本发明制备过程简单，操作方便。同现有技术相比，本发明具有如下优点(1)本发明的催化剂制备原料低廉易得，使用条件简单，可有效应用于室温条件下氧化甲醛。
(2)本发明的催化剂在室温条件下就可以催化甲醛为无害的二氧化碳和水。
(3)本发明的催化剂在有效工作时间区间内甲醛的转化率可以达到100％。
(4)本发明催化剂用量少，且不需要耗费电力热力，节约能源。
为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对本发明的范围无任何限制。
实施例1取100克硝酸锰溶解于一定量的水中，在搅拌情况下，用氢氧化钠溶液将溶液调至PH为12～13，按照硝酸锰与次氯酸钠摩尔比例2～3逐渐加入次氯酸钠溶液，放置过夜。过滤沉淀，用去离子水淋洗。淋洗到用硝酸银溶液检测不到滤液中有氯离子。将沉淀在70℃烘干备用。将烘干后的沉淀浸渍于1％的Pt溶液中。旋转蒸发后在70℃烘干。将烘干后的催化剂过筛为40～60目大小颗粒备用。
实施例2取100克硝酸镍溶解于一定量的水中，在搅拌情况下，用氢氧化钠溶液将溶液调至PH为12～13，按照硝酸镍与次氯酸钠摩尔比例2～3逐渐加入次氯酸钠溶液，放置过夜。过滤沉淀，用去离子水淋洗。淋洗到用硝酸银溶液检测不到滤液中有氯离子。将沉淀在70℃烘干备用。将烘干后的沉淀浸渍于1％的Au溶液中。旋转蒸发后在70℃烘干。将烘干后的催化剂过筛为40～60目大小颗粒备用。
实施例3取100克硝酸镍溶解于一定量的水中，在搅拌情况下，用氢氧化钠溶液将溶液调至PH为12～13，按照硝酸镍与次氯酸钠摩尔比例2～3逐渐加入次氯酸钠溶液，放置过夜。过滤沉淀，用去离子水淋洗。淋洗到用硝酸银溶液检测不到滤液中有氯离子。将沉淀在70℃烘干备用。将烘干后的沉淀浸渍于0.5％Au-0.5％Pd溶液中。旋转蒸发后在70℃烘干。将烘干后的催化剂过筛为40～60目大小颗粒备用。
实施例4将0.066克实施例1催化剂放置于管式固定床反应器中反应，实验条件如下所示体积组成氧气20％，氮气80％，甲醛气体用甲醛气体发生器产生，由氮气吹入反应体系，控制甲醛浓度为0.05％，反应空速(GHSV)为50,000/小时。在室温条件下，甲醛的转化率为100％，持续时间48小时，之后转化率下降约为70％，保持60小时之后转化率未见下降。
实施例5将0.066克实施例2催化剂放置于管式固定床反应器中反应，实验条件如下所示体积组成氧气20％，氮气80％，甲醛气体用甲醛气体发生器产生，由氮气吹入反应体系，控制甲醛浓度为0.05％，反应空速(GHSV)为50,000/小时。在室温条件下，甲醛的转化率为100％，持续时间48小时，之后下降约为80％，保持48小时之后转化率未见下降。
实施例6将0.066克实施例3催化剂放置于管式固定床反应器中反应，实验条件如下所示体积组成氧气20％，氮气80％，甲醛气体用甲醛气体发生器产生，由氮气吹入反应体系，控制甲醛浓度为0.05％，反应空速(GHSV)为50,000/小时。在室温条件下，甲醛的转化率为100％，持续时间48小时，之后下降约为70％，保持78小时之后转化率未见下降。
权利要求
1.一种在室温条件下氧化甲醛气体的催化剂，其特征在于该催化剂为在金属氧化物上负载少量的贵金属组分构成。
2.如前述权利要求1所述的催化剂，其特征在于，前述金属氧化物组分可以是下列的金属氧化物中的至少一种，前述贵金属组分可以是下列的贵金属群中至少一种。金属氧化物三氧化二铝、氧化镍、二氧化锰、二氧化硅、三氧化二铁贵金属群铂、金、铑、钯
3.如前述权利要求1所述的催化剂，其特征在于，前述金属氧化物组分由该金属的硝酸盐或者碳酸盐类在强碱性条件下过氧化而得到。贵金属组分通过浸渍法负载于金属氧化物上。
4.如前述权利要求1所述的催化剂，其特征在于，前述金属氧化物载体上的贵金属组分的负载量为0.5-1％(金属元素重量换算值)。
5.如前述权利要求1所述的催化剂，其特征在于，金属氧化物载体可以是氧化镍，三氧化二铝，二氧化锰，二氧化硅，三氧化二铁其中的一种或一种以上氧化物的混合物。负载的贵金属组分可以是铂、金、铑、钯中的一种或者一种以上。
全文摘要
本发明提供一种用于室温条件下氧化甲醛气体的催化剂。用金属的硝酸盐或者碳酸盐等可溶性无机盐类，通过氧化沉淀得到金属氧化物。在金属氧化物上负载少量的贵金属，获得高的室温条件下甲醛氧化活性。该催化剂由金属氧化物为主体，在金属氧化物上负载贵金属组分构成。其特征在于，前述金属氧化物组分可以是下列的金属氧化物群中至少一种，前述贵金属组分可以是下列的贵金属群中至少一种。金属氧化物三氧化二铝，氧化镍，二氧化锰，二氧化硅，三氧化二铁贵金属群铂、钌、金、铑、钯。本发明的催化剂，由普通金属氧化物和少量贵金属组成，可有效应用于室温条件下甲醛的催化氧化。本发明的催化剂的催化活性高，持续时间长。本发明的催化剂在有效工作时间范围内甲醛的转化率可高达100％。本发明的催化剂使用时不需要其它附加的外在条件，节约能源，具有推广的价值。
文档编号B01D53/86GK1714930SQ20041004797
公开日2006年1月4日 申请日期2004年6月14日 优先权日2004年6月14日
发明者贺泓, 石晓燕, 张长斌 申请人:中国科学院生态环境研究中心