一种用于小分子有毒气体净化的材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于有毒气体净化的材料及其制备方法，属于毒气净化【技术领域】。该净化材料包括球状载体和活性金属氧化物，球状载体为花球状稀土金属氧化物，由片状花瓣交织而成，活性金属氧化物以纳米颗粒的形态附着在球状载体的花瓣间隙中和外层花瓣上。本发明的有毒气体净化材料，大幅度提高了常温下防护面具的防护效果；具有吸附和化学催化分解两种功能，具有更高的防护效果和净化功能；与已有的催化类材料相比，其使用寿命提高了近10倍之多，同时具有很好的抗菌和杀菌效果；本发明制备方法，合成工艺成熟，技术操作易于掌握，净化剂微观结构分布均匀，产率80%以上。
【专利说明】一种用于小分子有毒气体净化的材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于有毒气体净化的材料及其制备方法，属于毒气净化【技术领域】。
【背景技术】
[0002]针对在应急反恐、处置次生灾害等事件中的小分子化学毒物防护、消除上存在的诸多问题。传统的活性炭、浸溃金属盐和有机胺的碳材料防护手段，对该类小分子毒物而言，防护时间较短，吸附容量有限，整体防护效果不理想；同时缺少合理的小分子化学毒物消除手段。同时在空气净化上去除该类物质的效果也不理想。其中小分子毒物主要包括:HCN、CNC1, CO、HF、Cl2, NH3等化学类有毒物质，由于易制作、易施放等特点在应急反恐上的问题也比较突出。因此目前进行小分子毒物有效防护材料问题亟待新的突破。
[0003]因而，开展新型毒物处理材料的制备及其应用于小分子毒物防护、净化的研究，对于解决小分子毒物的防护，消除净化有毒有害气体，拓宽防护材料谱系，均具有迫切的需求。通过催化剂负载成份筛选和制备条件的优化，合成出防毒性能更优的材料，解决了小分子毒剂的防护难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种用于小分子有毒气体净化的材料及其制备方法，以用于应急反恐，以及处置次生灾害等事件中的小分子化学毒物的防护。
[0005]本发明提出的用于小分子有毒气体净化的材料，其微观结构为花球状，包括球状载体和活性金属氧化物；所述的球状载体为花球状稀土金属氧化物，稀土金属氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化镨或氧化钕中的一种或几种以任何比例混合的氧化物，球状载体由片状花瓣交织而成，球状载体的直径L为3-5微米，形貌为疏松多孔的三维网状结构；所述的活性金属氧化物以纳米颗粒的形态附着在球状载体的花瓣间隙中和外层花瓣上，活性金属氧化物与球状载体的质量比为1:5?20 ;所述的活性金属氧化物的颗粒度为50?200纳米，所述的活性金属氧化物为氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化钴和氧化银中的任何一种或多种以任何比例混合。
[0006]本发明提出的用于小分子有毒气体净化材料的制备方法，包括以下步骤:
[0007](I)将低聚乳果糖或葡萄糖、镧系金属硝酸盐以及丙烯酰胺或丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中低聚乳果糖或葡萄糖、硝酸铈或硝酸镧、丙烯酰胺或丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.01?1、0.015?1、0.02?1，用尿素或氨水调节PH值至8?12，得到胶体，搅拌3?12小时，在120?300°C下反应10?120小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5?8次、无水乙醇洗漆5?8次、80°C下干燥4?8小时后,在450?600°C下煅烧6?24小时，得到球状载体；
[0008](2)将金属铜、锌、镍、钴或银中的一种或多种以任何比例混合的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.01?10，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:5?20 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸或草酸钾使沉淀生成，其中草酸或草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.015?15 ;常温下搅拌3?8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5?6次、无水乙醇洗涤5?6次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下300?500°C下煅烧3?6小时，得到负载有活性金属氧化物纳米颗粒的粉体；
[0009](3)将上述制备粉体，在I?5MPa下压制I?IOmin后碎成0.5?2 μ m的小颗粒，或在粉体中加入少量聚丙烯醇或聚丙烯醛作为粘结剂，通过造粒得到0.5?2 μ m的小颗粒，即为颗粒状有毒气体净化材料。
[0010]本发明提出的一种用于小分子有毒气体净化材料及其制备方法，其优点是:
[0011]1、本发明提出的有毒气体净化材料，对有毒气体的防护效果大大提高。当将该净化材料用于防毒面具时，与同样体积的用于处理有毒气体的浸溃碳作比较，防护时间提高3-5倍，较大幅度提高了常温下防护面具的防护效果。
[0012]2、本发明提出的有毒气体净化材料，从原理上区别于传统的碳材料,碳材料主要是物理吸附有毒物质，本发明制备的净化材料具有吸附和化学催化分解两种功能，因此具有更高的防护效果和净化功能。
[0013]3、本发明提出的净化材料，其使用寿命长，在30?100°C时，材料连续催化时间超过2000小时，净化材料中催化剂的催化活性基本保持不变，与已有的催化类材料相比，其使用寿命提高了近10倍之多，从而降低了有毒气体的处理成本。
[0014]4、本发明提出的净化材料，同时具有很好的抗菌和杀菌效果，对细菌和病毒有较好的杀灭作用，对常见细菌和病毒有大于99.7%的杀菌率。
[0015]5、本发明提出的净化材料及制备方法，合成工艺成熟，技术操作易于掌握，净化剂微观结构分布均匀，产率80%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明制备的球状载体的结构示意图。
[0017]图2是本发明制备的球状载体的扫描电镜照片。
[0018]图3是本发明制备的材料粉体的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0019]本发明提出的用于小分子有毒气体净化的材料，其微观结构为花球状，包括球状载体和活性金属氧化物，其中球状载体的结构示意图如图1所示，为花球状稀土金属氧化物，稀土金属氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化镨或氧化钕中的一种或几种以任何比例混合的氧化物，球状载体由片状花瓣交织而成，球状载体的直径L为3-5微米，形貌为疏松多孔的三维网状结构。活性金属氧化物以纳米颗粒的形态附着在球状载体的花瓣间隙中和外层花瓣上，活性金属氧化物与球状载体的质量比为1:5?20。活性金属氧化物的颗粒度为50?200纳米，活性金属氧化物为氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化钴和氧化银中的任何一种或多种以任何比例混合。
[0020]本发明提出的用于小分子有毒气体净化材料的制备方法，包括以下步骤:
[0021](I)将低聚乳果糖或葡萄糖、镧系金属硝酸盐以及丙烯酰胺或丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中低聚乳果糖或葡萄糖、硝酸铈或硝酸镧、丙烯酰胺或丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.01?1、0.015?1、0.02?1，用尿素或氨水调节PH值至8?12，得到胶体，搅拌3?12小时，在120?300°C下反应10?120小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5?8次、无水乙醇洗漆5?8次、80°C下干燥4?8小时后,在450?600°C下煅烧6?24小时，得到球状载体；
[0022](2)将金属铜、锌、镍、钴或银中的一种或多种以任何比例混合的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.01?10，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:5?20 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸或草酸钾使沉淀生成，其中草酸或草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.015?15 ;常温下搅拌3?8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5?6次、无水乙醇洗涤5?6次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下300?500°C下煅烧3?6小时，得到负载有活性金属氧化物纳米颗粒的粉体；
[0023](3)将上述制备粉体，在I?5MPa下压制I?IOmin后碎成0.5?2 μ m的小颗粒，或在粉体中加入少量聚丙烯醇或聚丙烯醛作为粘结剂，通过造粒得到0.5?2 μ m的小颗粒，即为颗粒状有毒气体净化材料。
[0024]以下介绍本发明方法的实施例:
[0025]实施例1制备有毒气体净化材料:Ag0/Ce02:5.0%的AgO担载量
[0026](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.025,0.03,0.03，用氨水调节PH值至9，得到胶体，搅拌4小时，在140°C下反应40小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在500°C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2,球状载体的微观形貌如图2所示；
[0027](2)将金属银的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.1，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:19 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.1 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80 0C下干燥8小时后，在空气气氛下450 °C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体，该粉体的微观形貌如图3所示；
[0028](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在2MPa下压制2min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0029]实施例2制备有毒气体净化材料:Ag0/Ce02: 10.0%的AgO担载量
[0030](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.1,0.11,0.13，用氨水调节PH值至9.5，得到胶体，搅拌4小时，在160°C下反应60小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在5500C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0031](2)将金属银的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:9 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌7小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0032](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在3MPa下压制5min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0033]实施例3有毒气体净化材料:Ag0/Ce02:15.0%的AgO担载量
[0034](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.3,0.32,0.35，用氨水调节PH值至9.5，得到胶体，搅拌4小时，在180°C下反应80小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在550°C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0035](2)将金属银的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:5.6 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌7小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0036](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制8min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0037]实施例4有毒气体净化材料:Cu0/Ce02:5.0%的CuO担载量
[0038](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.8,0.81,0.83，用氨水调节PH值至10，得到胶体，搅拌8小时，在190°C下反应120小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在5500C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0039](2)将金属铜的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.1，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:19 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.1 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下450°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0040](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制2min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0041 ] 实施例5有毒气体净化材料:Cu0/Ce02: 10.0%的CuO担载量
[0042](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.5,0.51,0.53，用氨水调节PH值至10，得到胶体，搅拌5小时，在220°C下反应80小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在5500C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0043](2)将金属铜的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:9 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下450°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0044](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制2min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0045]实施例6有毒气体净化材料:Cu0/Ce02:15.0%的CuO担载量
[0046](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.1,0.11,0.13，用氨水调节PH值至10，得到胶体，搅拌5小时，在220°C下反应80小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在5500C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0047](2)将金属铜的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mo 1/L)为1.0，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:5.7 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为1.0 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0048](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制2min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0049]实施例7有毒气体净化材料:Zn0/Ce02:12%的ZnO担载量
[0050](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.6,0.61,0.63，用氨水调节PH值至10，得到胶体，搅拌5小时，在250°C下反应50小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在5500C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0051](2)将金属锌的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:7.3 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下450°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0052](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制2min后碎成1.5?2μπι的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0053]实施例8有毒气体净化材料:Ni0/Ce02: 10%的NiO担载量
[0054](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.6,0.61,0.63，用氨水调节PH值至10，得到胶体，搅拌5小时，在250°C下反应50小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在5500C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0055](2)将金属镍的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.2，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:9 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.2 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下600°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0056](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制5min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0057]实施例9有毒气体净化材料:Co0/Ce02: 10%的CoO担载量
[0058](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.2,0.21,0.23，用氨水调节PH值至10，得到胶体，搅拌5小时，在250°C下反应50小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在6000C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0059](2)将金属钴的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mo 1/L)为0.6，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:9 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.6 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0060](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制5min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0061]实施例10有毒气体净化材料:CuO-ZnO-Ni0/Ce02:3%-3%-4%的担载量
[0062](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.2,0.21,0.23，用氨水调节PH值至10，得到胶体，搅拌5小时，在250°C下反应50小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在6000C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0063](2)将金属铜、锌、镍的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)分别为0.3,0.3,0.4，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:1: 1.3:30 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为1.0 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下450°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0064](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制5min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0065]实施例11有毒气体净化材料:Cu0-Zn0-Ag0/Ce02:4%_4%_2%的担载量
[0066](I)将葡萄糖、硝酸铈以及丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸铈、丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.2,0.21,0.23，用氨水调节PH值至10，得到胶体，搅拌5小时，在250°C下反应50小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、800C下干燥5小时后，在6000C下煅烧10小时，得到亮黄色球状载体CeO2 ；
[0067](2)将金属铜、锌、银的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)分别为0.2,0.2,0.1，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1: 1:0.5:22.5 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下450°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0068](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，在4MPa下压制5min后碎成1.5?2 μ m的小颗粒；得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0069]实施例12有毒气体净化材料:Ag0/La203: 10.0%的AgO担载量
[0070](I)将葡萄糖、硝酸镧以及丙烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸镧、丙烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.03,0.025,0.028，用氨水调节PH值至
9.6，得到胶体，搅拌5小时，在160°C下反应8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在550°C下煅烧8小时，得到白色球状载体La2O3 ；
[0071](2)将金属银的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:9 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌7小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0072](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，加入微量的粘结剂PVB，通过球磨造粒得到1.5-2 μ m的小颗粒，得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0073]实施例13有毒气体净化材料:Cu0/La203:12.0%的CuO担载量
[0074](I)将葡萄糖、硝酸镧以及丙烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸镧、丙烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.5,0.55,0.58，用氨水调节PH值至9.6，得到胶体，搅拌5小时，在160°C下反应8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在550°C下煅烧8小时，得到白色球状载体La2O3 ；
[0075](2)将金属铜的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:7.3 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌7小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0076](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，加入微量的粘结剂PVB，通过球磨造粒得到1.5-2 μ m的小颗粒，得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0077]实施例14有毒气体净化材料:Zn0/La203:12%的ZnO担载量
[0078](I)将葡萄糖、硝酸镧以及丙烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸镧、丙烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.5,0.55,0.58，用氨水调节PH值至9.6，得到胶体，搅拌5小时，在160°C下反应8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在550°C下煅烧8小时，得到白色球状载体La2O3 ；
[0079](2)将金属锌的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:7.3 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌7小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0080](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，加入微量的粘结剂PVB，通过球磨造粒得到1.5-2 μ m的小颗粒，得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0081 ] 实施例15有毒气体净化材料:Ni0/La203: 10%的NiO担载量
[0082](I)将葡萄糖、硝酸镧以及丙烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸镧、丙烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.5,0.55,0.58，用氨水调节PH值至9.6，得到胶体，搅拌5小时，在160°C下反应8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在550°C下煅烧8小时，得到白色球状载体La2O3 ；
[0083](2)将金属镍的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:7.3 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌7小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0084](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，加入微量的粘结剂PVB，通过球磨造粒得到1.5-2 μ m的小颗粒，得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0085]实施例16有毒气体净化材料:Co0/La203: 10%的CoO担载量
[0086](I)将葡萄糖、硝酸镧以及丙烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸镧、丙烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.5,0.55,0.58，用氨水调节PH值至9.6，得到胶体，搅拌5小时，在160°C下反应8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在550°C下煅烧8小时，得到白色球状载体La2O3 ；
[0087](2)将金属钴的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)为0.5，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:7.3 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为0.5 ;常温下搅拌7小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下550°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0088](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，加入微量的粘结剂PVB，通过球磨造粒得到1.5-2 μ m的小颗粒，得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0089]实施例17有毒气体净化材料:Cu0-Zn0-Ni0/La203:3%_3%_4%的担载量
[0090](I)将葡萄糖、硝酸镧以及丙烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸镧、丙烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.5,0.55,0.58，用氨水调节PH值至9.6，得到胶体，搅拌5小时，在160°C下反应8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在550°C下煅烧8小时，得到白色球状载体La2O3 ；
[0091](2)将金属铜、锌、镍的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)分别为0.6,0.6,0.8，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:1: 1.3:30 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为2.0 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下450°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0092](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，加入微量的粘结剂PVB，通过球磨造粒得到1.5-2 μ m的小颗粒，得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0093]实施例18有毒气体净化材料:CuO-ZnO-AgCVLa2O3:4%_4%_2%的担载量
[0094](I)将葡萄糖、硝酸镧以及丙烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中葡萄糖、硝酸镧、丙烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度(mol/L)分别为:0.5,0.55,0.58，用氨水调节PH值至9.6，得到胶体，搅拌5小时，在160°C下反应8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗6次、无水乙醇洗涤6次、80°C下干燥5小时后，在550°C下煅烧8小时，得到白色球状载体La2O3 ；
[0095](2)将金属铜、锌、银的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度(mol/L)分别为0.4,0.4,0.2，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:1: 0.5:22.5 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸钾使沉淀生成，其中草酸钾的摩尔浓度(mol/L)为1.0 ;常温下搅拌5小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5次、无水乙醇洗涤5次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下450°C下煅烧6小时，得到负载有活性金属纳米颗粒的有毒气体净化材料粉体；
[0096](3)将步骤(2)制备有毒气体净化材料粉体，加入微量的粘结剂PVB，通过球磨造粒得到1.5-2 μ m的小颗粒，得到颗粒状有毒气体净化材料。
[0097]实施例19有毒气体处理实施例
[0098]取IOg实施例(I?14)中制备的有毒气体净化材料颗粒，装入IOmm的不锈钢管反应器中，前后用不锈钢网拦截、压实。测试，计时开始时，反应器通入30?40 μ g/L的HCN毒物气体，流速是1.6L/min，对比测试为同体积的浸溃活性炭，通过检测器检测通过反应器后的毒物气体浓度超过8 μ g/L后计时结束；通入30?40 μ g/L的CNCl毒物气体，流速是2.0L/min，对比测试为同体积的浸溃活性炭，通过检测器检测通过反应器后的毒物气体浓度超过8 μ g/L后计时结束；通入100?110mg/L的CO毒物气体，流速是2.0L/min，对比测试为同体积的浸溃活性炭，通过检测器检测通过反应器后的毒物气体浓度超过lmg/L后计时结束；通入40?43mg/L的HF毒物气体，流速是2.0L/min，对比测试为同体积的浸溃活性炭，通过检测器检测通过反应器后的毒物气体浓度超过lmg/L后计时结束；通入60?65mg/L的Cl2毒物气体，流速是2.0L/min，对比测试为同体积的浸溃活性炭，通过检测器检测通过反应器后的毒物气体浓度超lmg/L后计时结束；毒物气体通过材料的时间为防护时间，具体的材料和防护时间见下表:
[0099]
【权利要求】
1.一种用于小分子有毒气体净化的材料，其特征在于该净化材料的微观结构为花球状，包括球状载体和活性金属氧化物；所述的球状载体为花球状稀土金属氧化物，稀土金属氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化镨或氧化钕中的一种或几种以任何比例混合的氧化物，球状载体由片状花瓣交织而成，球状载体的直径L为3-5微米，形貌为疏松多孔的三维网状结构；所述的活性金属氧化物以纳米颗粒的形态附着在球状载体的花瓣间隙中和外层花瓣上，活性金属氧化物与球状载体的质量比为1:5?20 ;所述的活性金属氧化物的颗粒度为50?200纳米,所述的活性金属氧化物为氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化钴和氧化银中的任何一种或多种以任何比例混合。
2.一种用于小分子有毒气体净化材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)将低聚乳果糖或葡萄糖、镧系金属硝酸盐以及丙烯酰胺或丁烯酰胺，溶于水，得到溶液，其中低聚乳果糖或葡萄糖、硝酸铈或硝酸镧、丙烯酰胺或丁烯酰胺各组分的水溶液摩尔浓度分别为:0.01?1、0.015?1、0.02?1，用尿素或氨水调节PH值至8?12，得到胶体，搅拌3?12小时，在120?300°C下反应10?120小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5?8次、无水乙醇洗漆5?8次、80°C下干燥4?8小时后,在450?600°C下煅烧6?24小时，得到球状载体； (2)将金属铜、锌、镍、钴或银中的一种或多种以任何比例混合的硝酸盐溶于水中，制成溶液A，溶液A中金属氧化物的摩尔浓度为0.01?10，将步骤(I)制备的球状载体，放入溶液A中搅拌，得到悬浊液B，悬浊液B中活性金属氧化物和球状载体的质量比为1:5?20 ;向悬浊液B中加入沉淀剂草酸或草酸钾使沉淀生成，其中草酸或草酸钾的摩尔浓度为0.015?15 ;常温下搅拌3?8小时，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行水洗5?6次、无水乙醇洗涤5?6次、80°C下干燥8小时后，在空气气氛下300?500°C下煅烧3?6小时，得到负载有活性金属氧化物纳米颗粒的粉体； (3)将上述制备粉体，在I?5MPa下压制I?IOmin后碎成0.5?2 μ m的小颗粒，或在粉体中加入少量聚丙烯醇或聚丙烯醛作为粘结剂，通过造粒得到0.5?2μπι的小颗粒，即为颗粒状有毒气体净化材料。
【文档编号】B01J23/83GK103752255SQ201410007422
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】孙杰, 李吉刚, 董中朝, 陈立泉 申请人:中国人民解放军防化学院