掺杂除甲苯催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及净化材料，具体而言，涉及掺杂除甲苯催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、甲苯是一种无色、带特殊芳香味的易挥发液体，它主要源自于石油或煤焦油轻油的不完全裂解，可以作为添加剂掺入到香水、洗涤剂、墙纸、粘合剂、油漆等化工用品中。甲苯会极大的影响室内空气的质量，损害人类的身心健康，引发各种神经、呼吸等系统疾病。尽管在工业中，可以利用高温(300-500℃)将甲苯燃烧去除，但是，这种高温去除甲苯的方式难以用于去除室内环境中的甲苯。

2、相关技术中还采用吸附法、化学反应法、等离子体法、臭氧氧化法或催化分解法等去除甲苯。其中，1)吸附法，利用具有高比表面物质的材料，如活性炭等，将甲苯吸附在活性炭的表面或内部，从而达到降低其浓度甚至是去除的目的。但这种方法还存在甲苯二次脱附、对甲苯的容量有限等问题。2)化学反应法，将特定的药剂采用浸渍、喷涂等方式附着于多孔载体上，利用药剂与甲苯之间发生化学反应将其去除。这种方法改性的材料初始活性很高，但由于消耗型的反应，其寿命较短，且无法反复使用。3)等离子体法，在高频或直流电场作用下，气体电离成等离子体，轰击吸附基体表面污染物分子，使之分解的方法，这种方法高效，但选择性低，副产物较多。4)臭氧氧化法，利用臭氧的强氧化性将甲苯氧化去除，但残余的臭氧会损害人体健康，而且需要联用臭氧催化剂来进一步去除，操作过程繁琐，装置复杂。5)催化分解法：在一定的条件下，利用催化剂将吸附在催化剂表面的甲苯分解去除。相对于以上方法，催化分解的材料因能反复利用，使用寿命长，不会造成二次污染，受到广大研究者的关注。

3、但是，相关技术提供的去除甲苯的催化剂仍然存在一些问题，例如：cn115805067a公开了一种高效降解甲苯的光催化剂及其制备方法，制备方法主要分为两步，先制得tio2载体：将一定量的异丙醇钛加到硫酸溶液中，水热反应一定时间，产物经离心、洗涤、烘干后得到，然后是制备bi/tio2光催化材料：将硝酸溶液与乙二醇混合得到硝酸铋溶液，将tio2载体分散其中后转入反应釜反应一段时间，所得沉积物经涤、烘干后得到；在紫外灯的照射下，1wt％bi/tio2对甲苯的降解率可达80％，但这种光催化剂需要以紫外灯作为光源，副反应多，容易造成二次污染，另外铋的储量较低，材料的制备成本高；又例如：cn111229238b公开了一种协同催化氧化no和甲苯的有序多孔钙钛矿催化剂及其制备方法和应用，其利用硬模板法将co掺杂进入lafeo3的晶格中，在保持原有有序多孔结构的前提下，增加了催化剂的比表面积，有利于反应物分子的扩散和吸附，表现出良好的除甲苯性能，在固定床反应器中，在300～400℃的温度下，对甲苯的转化率可以达到90％以上，该催化剂制备过程繁琐，且需要使用模板剂，成本高，此外，催化剂的使用温度较高，能耗大，对设备的要求高；再例如：cn111001433b公开了一种新型的介孔沸石负载钯铜合金纳米催化剂的制备方法与应用，其将含有钯盐、铜盐的溶液浸渍介孔沸石材料，经干燥、煅烧、还原后得到负载型钯铜合金的催化剂，且通过调整负载的钯铜比来提高催化剂的性能，当其比例为8:2时，性能最优，能在低温下(160℃)将甲苯完全转化成二氧化碳和水，且催化剂能被反复使用5次，其性能未见明显下降，表现出优异的稳定性，但此催化剂需要使用贵金属钯，制作成本昂贵，不利于大规模推广和应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供掺杂除甲苯催化剂及其制备方法，该制备方法操作简单，成本低，有利于大规模的生产和应用；而且制得的掺杂除甲苯催化剂使用起来方便、性能优异，不会造成二次污染，并能够重复使用、寿命长。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种掺杂除甲苯催化剂的制备方法，包括：

4、将高锰酸盐溶液和还原剂溶液混合、并搅拌第一预设时间，静置后去除上清液，再水洗、抽滤，得到滤饼；

5、使滤饼干燥，得到预制粉末；

6、将预制粉末分散在待掺杂金属盐溶液中，搅拌第二预设时间，干燥、焙烧。

7、在可选的实施方式中，高锰酸盐溶液包括高锰酸钾溶液和高锰酸钠溶液中的至少一种。

8、在可选的实施方式中，还原剂溶液中的还原剂包括果糖、抗坏血酸、尿素、乙二醇、三乙胺、双氧水和硼氢化钠中的至少一种。

9、在可选的实施方式中，待掺杂金属盐溶液中的待掺杂金属盐包括硝酸铁、硫酸铁、硝酸镍、醋酸镍、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铜和氯化铜中的至少一种。

10、在可选的实施方式中，将高锰酸盐溶液和还原剂溶液混合后的搅拌温度、以及将预制粉末分散在待掺杂金属盐溶液后的搅拌温度均为25-30℃。

11、在可选的实施方式中，第一预设时间为2-10h。

12、在可选的实施方式中，第二预设时间为2-18h。

13、在可选的实施方式中，焙烧的温度为250-600℃。

14、在可选的实施方式中，干燥滤饼的温度为100-120℃。

15、第二方面，本发明提供一种掺杂除甲苯催化剂，其是由前述实施方式任一项的掺杂除甲苯催化剂的制备方法制得的。

16、本发明包括以下有益效果：

17、本发明的制备方法中通过掺杂金属离子，增加了催化剂的比表面积，有利于甲苯分子在催化剂表面的吸附和反应，同时催化剂丰富的孔结构提高了甲苯分子的扩散速度，增强了催化反应的速度，进而保证了制得的掺杂除甲苯催化剂优异地去除甲苯的性能；而且，该掺杂除甲苯催化剂在使用时不需要在紫外灯的照射下催化去除甲苯，也不需要很高的催化温度，使用起来简单易操作。通过催化的方式去除甲苯，还可以避免甲苯脱吸附形成二次污染，并且该掺杂除甲苯催化剂能够重复使用、寿命长。

18、再者，本发明的制备方法不需要使用模板剂、贵金属等，制备方法操作简单、成本低，有利于大规模的生产和应用。

技术特征：

1.一种掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，所述高锰酸盐溶液包括高锰酸钾溶液和高锰酸钠溶液中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，所述还原剂溶液中的还原剂包括果糖、抗坏血酸、尿素、乙二醇、三乙胺、双氧水和硼氢化钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，所述待掺杂金属盐溶液中的待掺杂金属盐包括硝酸铁、硫酸铁、硝酸镍、醋酸镍、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铜和氯化铜中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，将所述高锰酸盐溶液和所述还原剂溶液混合后的搅拌温度、以及将所述预制粉末分散在所述待掺杂金属盐溶液后的搅拌温度均为25-30℃。

6.根据权利要求1所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一预设时间为2-10h。

7.根据权利要求1所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，所述第二预设时间为2-18h。

8.根据权利要求1所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为250-600℃。

9.根据权利要求1所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法，其特征在于，干燥所述滤饼的温度为100-120℃。

10.一种掺杂除甲苯催化剂，其特征在于，其是由权利要求1-9任一项所述的掺杂除甲苯催化剂的制备方法制得的。

技术总结
本发明涉及净化材料技术领域，具体而言，涉及掺杂除甲苯催化剂及其制备方法；该制备方法包括：将高锰酸盐溶液和还原剂溶液混合、并搅拌第一预设时间，静置后去除上清液，再水洗、抽滤，得到滤饼；使滤饼干燥，得到预制粉末；将预制粉末分散在待掺杂金属盐溶液中，搅拌第二预设时间，干燥、焙烧。本发明的制备方法操作简单，成本低，有利于大规模的生产和应用；而且制得的掺杂除甲苯催化剂使用起来方便、性能优异，不会造成二次污染，并能够重复使用、寿命长。

技术研发人员：张勇,王冀,王利仁
受保护的技术使用者：佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12