本发明涉及环保治理领域，具体是一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料及其制备方法。
背景技术：
随着社会的不断发展，人们对环境的关注度越来越高。其中，室内空气质量由于是与人们生活息息相关，更加受到人们的关注。室内空气污染对人类的生命健康有着严重威肋，其中，甲醛作为一种主要的污染物，是一种无色、具有强烈刺激性气味的气体，具有强烈的致癌和促癌作用，为了人体自身的健康，需要采用合适的方法进行除甲醛。催化剂体系在一定温度下也能实现甲醛分解，但其反应温度偏高，目前，催化氧化法作为一种常用的除甲醛的方法，由于是在常温常压条件下利用空气中的氧气为氧化剂将甲醛转化成无害的物质，受到了人们对广泛欢迎。在催化氧化法中，催化剂体系的选择直接影响到除甲醛效果。其中，贵金属体系如au,pd,ru,rh,pt等作为催化剂，虽然能够高效处理甲醛，但成本较高，而非贵金属体系如cu，虽然价格较低，但除甲醛效率不高。因此，需要设计一种成本较低的基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，用于高效地进行除甲醛。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料及其制备方法，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨4-12份、活性炭8-16份、硝酸铜溶液45-90份、坡缕石3-7份、蒙脱石4-8份。作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨5-10份、活性炭10-14份、硝酸铜溶液50-70份、坡缕石4-6份、蒙脱石5-7份。作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨8份、活性炭12份、硝酸铜溶液60份、坡缕石5份、蒙脱石6份。作为本发明再进一步的方案：所述硝酸铜溶液为铜离子浓度为1500ppm的硝酸铜水溶液；所述活性炭选自粉末状活性炭、颗粒状活性炭、纤维状活性炭、蜂窝成型活性炭中的一种或多种的选择。作为本发明再进一步的方案：所述改性鳞片石墨的制备方法为称取适量的鳞片石墨置于18倍体积的硫酸溶液中，保持温度为2℃，以300r/min的搅拌速率进行搅拌18h，然后边搅拌边缓慢加入高锰酸钾，再升温至40℃搅拌100min，然后滴加浓度为10％的双氧水至溶液呈亮黄色，静置4小时，分层后倒掉上层清液，将下层悬浊液倒入离心管中用浓度为15％的盐酸溶液洗涤除掉锰离子，然后进行真空干燥，研磨至400目，即得；通过对鳞片石墨进行改性，有效提高了材料的物理性能，进而有利于提高催化剂的负载效果。作为本发明再进一步的方案：所述硫酸溶液的浓度为85％；所述高锰酸钾的加入量为鳞片石墨质量的6倍；所述真空干燥的温度为40-80℃，干燥时间为20-40小时。所述基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取坡缕石和蒙脱石，混合均匀后研磨至400目，然后在60℃下进行真空干燥10h，得混合料a；2)按照重量份称取活性炭，研磨至200目，然后加入4倍体积的浓度为20％的氨水，以10khz的超声频率进行超声处理15min，过滤除去液体，烘干，得混合料b；通过超声处理，有效提高了氨水改性效果，进而有利于提高材料的催化活性；3)将步骤1)中得到的混合料a与步骤2)中得到的混合料b混合均匀，然后加入改性鳞片石墨，混合均匀后加入硝酸铜溶液，在28℃下静置48h，然后在55℃下进行真空干燥48h，即得。所述的基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料在制备除甲醛产品中的用途。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明制备的基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料具有优异的除甲醛效果，本发明通过改性鳞片石墨、坡缕石和蒙脱石相互配合，起到了协同增效的作用，能够有效提高除甲醛效果；2)本发明通过以非贵金属系的铜作为催化剂，有效降低了成本，同时以高吸附率和高比表面积的改性鳞片石墨、活性炭以及坡缕石、蒙脱石作为原料，成本较低，除甲醛效率高，具有广阔的市场前景。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨4份、活性炭8份、硝酸铜溶液45份、坡缕石3份、蒙脱石4份；其中，所述改性鳞片石墨的制备方法为称取适量的鳞片石墨置于18倍体积的浓度为85％的硫酸溶液中，保持温度为2℃，以300r/min的搅拌速率进行搅拌18h，然后边搅拌边缓慢加入6倍鳞片石墨质量的高锰酸钾，再升温至40℃搅拌100min，然后滴加浓度为10％的双氧水至溶液呈亮黄色，静置4小时，分层后倒掉上层清液，将下层悬浊液倒入离心管中用浓度为15％的盐酸溶液洗涤除掉锰离子，然后在40℃进行真空干燥20小时，研磨至400目，即得；通过对鳞片石墨进行改性，有效提高了材料的物理性能，进而有利于提高催化剂的负载效果；所述硝酸铜溶液为铜离子浓度为1500ppm的硝酸铜水溶液；所述活性炭为粉末状活性炭。本实施例中，所述基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取坡缕石和蒙脱石，混合均匀后研磨至400目，然后在60℃下进行真空干燥10h，得混合料a；2)按照重量份称取活性炭，研磨至200目，然后加入4倍体积的浓度为20％的氨水，以10khz的超声频率进行超声处理15min，过滤除去液体，烘干，得混合料b；通过超声处理，有效提高了氨水改性效果，进而有利于提高材料的催化活性；3)将步骤1)中得到的混合料a与步骤2)中得到的混合料b混合均匀，然后加入改性鳞片石墨，混合均匀后加入硝酸铜溶液，在28℃下静置48h，然后在55℃下进行真空干燥48h，即得。实施例2一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨12份、活性炭16份、硝酸铜溶液90份、坡缕石7份、蒙脱石8份；其中，所述改性鳞片石墨的制备方法为称取适量的鳞片石墨置于18倍体积的浓度为85％的硫酸溶液中，保持温度为2℃，以300r/min的搅拌速率进行搅拌18h，然后边搅拌边缓慢加入6倍鳞片石墨质量的高锰酸钾，再升温至40℃搅拌100min，然后滴加浓度为10％的双氧水至溶液呈亮黄色，静置4小时，分层后倒掉上层清液，将下层悬浊液倒入离心管中用浓度为15％的盐酸溶液洗涤除掉锰离子，然后在80℃进行真空干燥40小时，研磨至400目，即得；通过对鳞片石墨进行改性，有效提高了材料的物理性能，进而有利于提高催化剂的负载效果；所述硝酸铜溶液为铜离子浓度为1500ppm的硝酸铜水溶液；所述活性炭为粉末状活性炭。本实施例中，所述基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取坡缕石和蒙脱石，混合均匀后研磨至400目，然后在60℃下进行真空干燥10h，得混合料a；2)按照重量份称取活性炭，研磨至200目，然后加入4倍体积的浓度为20％的氨水，以10khz的超声频率进行超声处理15min，过滤除去液体，烘干，得混合料b；通过超声处理，有效提高了氨水改性效果，进而有利于提高材料的催化活性；3)将步骤1)中得到的混合料a与步骤2)中得到的混合料b混合均匀，然后加入改性鳞片石墨，混合均匀后加入硝酸铜溶液，在28℃下静置48h，然后在55℃下进行真空干燥48h，即得。实施例3一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨8份、活性炭12份、硝酸铜溶液67.5份、坡缕石5份、蒙脱石6份；其中，所述改性鳞片石墨的制备方法为称取适量的鳞片石墨置于18倍体积的浓度为85％的硫酸溶液中，保持温度为2℃，以300r/min的搅拌速率进行搅拌18h，然后边搅拌边缓慢加入6倍鳞片石墨质量的高锰酸钾，再升温至40℃搅拌100min，然后滴加浓度为10％的双氧水至溶液呈亮黄色，静置4小时，分层后倒掉上层清液，将下层悬浊液倒入离心管中用浓度为15％的盐酸溶液洗涤除掉锰离子，然后在60℃进行真空干燥30小时，研磨至400目，即得；通过对鳞片石墨进行改性，有效提高了材料的物理性能，进而有利于提高催化剂的负载效果；所述硝酸铜溶液为铜离子浓度为1500ppm的硝酸铜水溶液；所述活性炭为粉末状活性炭。本实施例中，所述基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取坡缕石和蒙脱石，混合均匀后研磨至400目，然后在60℃下进行真空干燥10h，得混合料a；2)按照重量份称取活性炭，研磨至200目，然后加入4倍体积的浓度为20％的氨水，以10khz的超声频率进行超声处理15min，过滤除去液体，烘干，得混合料b；通过超声处理，有效提高了氨水改性效果，进而有利于提高材料的催化活性；3)将步骤1)中得到的混合料a与步骤2)中得到的混合料b混合均匀，然后加入改性鳞片石墨，混合均匀后加入硝酸铜溶液，在28℃下静置48h，然后在55℃下进行真空干燥48h，即得。实施例4一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨5份、活性炭10份、硝酸铜溶液50份、坡缕石4份、蒙脱石5份；其中，所述改性鳞片石墨的制备方法为称取适量的鳞片石墨置于18倍体积的浓度为85％的硫酸溶液中，保持温度为2℃，以300r/min的搅拌速率进行搅拌18h，然后边搅拌边缓慢加入6倍鳞片石墨质量的高锰酸钾，再升温至40℃搅拌100min，然后滴加浓度为10％的双氧水至溶液呈亮黄色，静置4小时，分层后倒掉上层清液，将下层悬浊液倒入离心管中用浓度为15％的盐酸溶液洗涤除掉锰离子，然后在60℃进行真空干燥30小时，研磨至400目，即得；通过对鳞片石墨进行改性，有效提高了材料的物理性能，进而有利于提高催化剂的负载效果；所述硝酸铜溶液为铜离子浓度为1500ppm的硝酸铜水溶液；所述活性炭为粉末状活性炭。本实施例中，所述基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取坡缕石和蒙脱石，混合均匀后研磨至400目，然后在60℃下进行真空干燥10h，得混合料a；2)按照重量份称取活性炭，研磨至200目，然后加入4倍体积的浓度为20％的氨水，以10khz的超声频率进行超声处理15min，过滤除去液体，烘干，得混合料b；通过超声处理，有效提高了氨水改性效果，进而有利于提高材料的催化活性；3)将步骤1)中得到的混合料a与步骤2)中得到的混合料b混合均匀，然后加入改性鳞片石墨，混合均匀后加入硝酸铜溶液，在28℃下静置48h，然后在55℃下进行真空干燥48h，即得。实施例5一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨10份、活性炭14份、硝酸铜溶液70份、坡缕石6份、蒙脱石7份；其中，所述改性鳞片石墨的制备方法为称取适量的鳞片石墨置于18倍体积的浓度为85％的硫酸溶液中，保持温度为2℃，以300r/min的搅拌速率进行搅拌18h，然后边搅拌边缓慢加入6倍鳞片石墨质量的高锰酸钾，再升温至40℃搅拌100min，然后滴加浓度为10％的双氧水至溶液呈亮黄色，静置4小时，分层后倒掉上层清液，将下层悬浊液倒入离心管中用浓度为15％的盐酸溶液洗涤除掉锰离子，然后在60℃进行真空干燥30小时，研磨至400目，即得；通过对鳞片石墨进行改性，有效提高了材料的物理性能，进而有利于提高催化剂的负载效果；所述硝酸铜溶液为铜离子浓度为1500ppm的硝酸铜水溶液；所述活性炭为粉末状活性炭。本实施例中，所述基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取坡缕石和蒙脱石，混合均匀后研磨至400目，然后在60℃下进行真空干燥10h，得混合料a；2)按照重量份称取活性炭，研磨至200目，然后加入4倍体积的浓度为20％的氨水，以10khz的超声频率进行超声处理15min，过滤除去液体，烘干，得混合料b；通过超声处理，有效提高了氨水改性效果，进而有利于提高材料的催化活性；3)将步骤1)中得到的混合料a与步骤2)中得到的混合料b混合均匀，然后加入改性鳞片石墨，混合均匀后加入硝酸铜溶液，在28℃下静置48h，然后在55℃下进行真空干燥48h，即得。实施例6一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨7.5份、活性炭12份、硝酸铜溶液60份、坡缕石5份、蒙脱石6份；其中，所述改性鳞片石墨的制备方法为称取适量的鳞片石墨置于18倍体积的浓度为85％的硫酸溶液中，保持温度为2℃，以300r/min的搅拌速率进行搅拌18h，然后边搅拌边缓慢加入6倍鳞片石墨质量的高锰酸钾，再升温至40℃搅拌100min，然后滴加浓度为10％的双氧水至溶液呈亮黄色，静置4小时，分层后倒掉上层清液，将下层悬浊液倒入离心管中用浓度为15％的盐酸溶液洗涤除掉锰离子，然后在60℃进行真空干燥30小时，研磨至400目，即得；通过对鳞片石墨进行改性，有效提高了材料的物理性能，进而有利于提高催化剂的负载效果；所述硝酸铜溶液为铜离子浓度为1500ppm的硝酸铜水溶液；所述活性炭为粉末状活性炭。本实施例中，所述基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取坡缕石和蒙脱石，混合均匀后研磨至400目，然后在60℃下进行真空干燥10h，得混合料a；2)按照重量份称取活性炭，研磨至200目，然后加入4倍体积的浓度为20％的氨水，以10khz的超声频率进行超声处理15min，过滤除去液体，烘干，得混合料b；通过超声处理，有效提高了氨水改性效果，进而有利于提高材料的催化活性；3)将步骤1)中得到的混合料a与步骤2)中得到的混合料b混合均匀，然后加入改性鳞片石墨，混合均匀后加入硝酸铜溶液，在28℃下静置48h，然后在55℃下进行真空干燥48h，即得。实施例7一种基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料，包括以下按照重量份的原料：改性鳞片石墨8份、活性炭12份、硝酸铜溶液60份、坡缕石5份、蒙脱石6份；其中，所述改性鳞片石墨的制备方法为称取适量的鳞片石墨置于18倍体积的浓度为85％的硫酸溶液中，保持温度为2℃，以300r/min的搅拌速率进行搅拌18h，然后边搅拌边缓慢加入6倍鳞片石墨质量的高锰酸钾，再升温至40℃搅拌100min，然后滴加浓度为10％的双氧水至溶液呈亮黄色，静置4小时，分层后倒掉上层清液，将下层悬浊液倒入离心管中用浓度为15％的盐酸溶液洗涤除掉锰离子，然后在60℃进行真空干燥30小时，研磨至400目，即得；通过对鳞片石墨进行改性，有效提高了材料的物理性能，进而有利于提高催化剂的负载效果；所述硝酸铜溶液为铜离子浓度为1500ppm的硝酸铜水溶液；所述活性炭为粉末状活性炭。本实施例中，所述基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取坡缕石和蒙脱石，混合均匀后研磨至400目，然后在60℃下进行真空干燥10h，得混合料a；2)按照重量份称取活性炭，研磨至200目，然后加入4倍体积的浓度为20％的氨水，以10khz的超声频率进行超声处理15min，过滤除去液体，烘干，得混合料b；通过超声处理，有效提高了氨水改性效果，进而有利于提高材料的催化活性；3)将步骤1)中得到的混合料a与步骤2)中得到的混合料b混合均匀，然后加入改性鳞片石墨，混合均匀后加入硝酸铜溶液，在28℃下静置48h，然后在55℃下进行真空干燥48h，即得。对比例1与实施例7相比，不含改性鳞片石墨，其他与实施例7相同。对比例2与实施例7相比，不含坡缕石和蒙脱石，其他与实施例7相同。对比例3与实施例7相比，不含改性鳞片石墨、坡缕石和蒙脱石，其他与实施例7相同。性能试验对实施例7及对比例1-3的制备的除甲醛用材料进行甲醛净化性能试验，具体是在直径20mm、长200mm的直型聚四氟乙烯管反应器中进行；其中，原料气组成为:甲醛浓度为8ppm，其余为空气；除甲醛用材料的装填尺寸为直径20mm、长50mm(除甲醛用材料装填直径与直型聚四氟乙烯管反应器相同，保证通过的气体均经过除甲醛用材料的处理)；反应条件为在25℃常压环境下进行反应80h，反应气体积空速(ghsv)为6000h-1，由国产gd80便携式甲醛气体检测仪检测出甲醛浓度计算得到甲醛净化率，具体试验结果如表1所示。从实施例7与对比例1的数据对比中可以看出，本发明通过添加改性鳞片石墨，能够有效提高除甲醛效果；从实施例7与对比例2的数据对比中可以看出，本发明添加坡缕石和蒙脱石，能够有效提高除甲醛效果。另外，从实施例7与对比例1-3的数据对比中可以看出，本发明通过改性鳞片石墨、坡缕石和蒙脱石相互配合，起到了协同增效的作用，能够进一步有效提高除甲醛效果。表1检测结果表组别甲醛净化率/％实施例742对比例125对比例230对比例318从以上结果中可以看出，本发明制备的基于铜系催化剂的室温除甲醛用材料具有优异的除甲醛效果，本发明通过改性鳞片石墨、坡缕石和蒙脱石相互配合，起到了协同增效的作用，能够有效提高除甲醛效果；本发明通过以非贵金属系的铜作为催化剂，有效降低了成本，同时以高吸附率和高比表面积的改性鳞片石墨、活性炭以及坡缕石、蒙脱石作为原料，成本较低，除甲醛效率高，具有广阔的市场前景。上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。当前第1页12