蜂窝陶瓷催化剂及其制备方法和应用_4

文档序号:9480407阅读:来源:国知局
焙烧是在400?600摄氏(例如可以为400、500或600摄氏度)下、空气气氛下进行3?8(例如可以为3、4、5、6、7或8小时)小时,然后将焙烧获得的产物充分研磨,得到活性组分固体粉末。经过上述步骤能够快速有效的制备获得活性组分固体粉末,利用该活性组分固体粉末能够形成结构稳定、结合力强、催化活性好的活性组分层。
[0055]根据本发明的实施例,在涂覆层的表面负载贵金属进一步包括以下步骤:将表面形成有所述涂覆层的蜂窝陶瓷浸泡于含有贵金属离子的溶液中,并于70?90 (例如可以为70,80或90摄氏度)摄氏度下,将所得到的混合物避光搅拌6?10 (例如6、8或10小时)小时,接着于室温条件下,将经过搅拌的混合物老化10?15 (例如可以为10、12或15小时)小时,并将所得到的老化产物依次进行过滤、洗涤、烘干和焙烧,得到蜂窝陶瓷催化剂。其中,烘干可以于60?100摄氏度下进行15?18小时,例如于80摄氏度下进行16小时,焙烧可以于400?600摄氏度下进行2?5小时,例如于500摄氏度下进行4小时。经过上述步骤,可以有效将贵金属负载于蜂窝陶瓷活性组分的表面。根据本发明的实施例,贵金属可以为选自Au、Pt和Pd中的至少一种。由此能够长效、高活性的催化氧化甲醛。可以采用的含有贵金属离子的溶液可以为上述贵金属的无机盐溶液,包括但不限于硝酸盐溶液、氯化物溶液等。具体地,在本发明的一个具体示例中,以Pt为例,贵金属的负载过程可以包括如下步骤:将一定量的氯铂酸和尿素溶于去离子水中,将上述步骤所得的表面形成有涂覆层的蜂窝陶瓷置于溶液之中,在80°C避光恒温搅拌8h,然后降至室温老化12h,抽滤(或离心分离)洗涤,以除去C1离子,然后将得到的样品80°C烘干16h,然后500°C焙烧4h即得到负载Pt的除甲醛蜂窝陶瓷催化剂。
[0056]根据本发明的实施例,基于蜂窝陶瓷的总质量,贵金属的质量分数为0.01%?0.05%。根据本发明实施例的催化剂中,仅需占蜂窝陶瓷质量0.01%?0.05%的贵金属即可有效实现长时间、高效率的催化氧化甲醛的效果,所需贵金属的用量远远低于现有催化剂,大大节省了催化剂的成本。
[0057]在本发明的再一方面,本发明提供了前面所述的蜂窝陶瓷催化剂在净化室内空气中的用途。根据本发明的实施例,可以将本发明的蜂窝陶瓷催化剂用于各种室内空气净化的方法及设备等,例如可以用于制备空气净化器,从而有效用于净化室内空气,特别是催还氧化甲醛。
[0058]下面详细描述本申请的具体实施例。
[0059]实施例1:蜂窝陶瓷催化剂的制备
[0060]在该实施例中,按照如下步骤制备蜂窝陶瓷催化剂:
[0061]步骤1:将堇青石蜂窝陶瓷载体在无水乙醇溶液条件下浸泡8h进行预处理,以脱除表面杂质,去离子水清洗后在烘箱中于110°C烘干2h,然后于500°C焙烧后得到经过预处理(表面处理)载体;
[0062]步骤2:把成膜助剂10g硅酸丁酯和10g醋酸丁酯加入反应釜中,加1000mL的水搅拌,并依次加入表面活性剂苯磺酸钠、增稠剂羟乙基纤维素、分散剂六偏磷酸钠;再慢慢加入硅溶胶,其中,苯磺酸钠:羟乙基纤维素:六偏磷酸钠:硅溶胶的质量比为50:10:0.5:100,用砂磨机磨研细,得到粘结剂涂料,控制粘结剂涂料的pH值为9 ;
[0063]步骤3:将12.6g水合硝酸钙溶于60ml水和60ml无水乙醇的混合溶液中,将4.2g磷酸氢二胺溶于120ml水中分别形成溶液X和Y,在室温条件下将Y溶液逐步滴加至X溶液中,最终形成乳白色沉淀,然后通过氨水调控pH值为10,并在80°C的水浴中磁力搅拌过夜,所得悬浮液经抽滤,洗涤,110°C干燥,最后在500°C空气气氛中焙烧5h最终得到活性组分固体粉末,自然冷却至室温后研磨成粉末备用;将活性组分固体粉末,充分研磨后溶解在乙二醇中,再加入步骤2所得的粘结剂,得到浆料,保证浆料中粘结剂:活性组分固体粉末:乙二醇:去离子水的质量比为0.12:0.8:1:10 ;将浆液在室温下搅拌4h,使其充分混合均匀;
[0064]步骤4:浆液涂覆过程:将步骤1得到的经过预处理的载体放入步骤3制备好的浆料中进行涂覆,吹去多余浆料后于80°C下烘干过夜,取出后置于马弗炉中在500?600°C下焙烧12h,制得一次涂覆的蜂窝载体催化剂。
[0065]步骤5:将0.022g氯铂酸和0.4g尿素溶于500ml去离子水中,将步骤4所得的一次涂覆的蜂窝载体催化剂置于溶液之中,在80°C避光恒温搅拌8h,然后降至室温老化12h,抽滤(离心分离)洗涤,除去C1离子,将得到的样品80°C烘干16h,然后500°C焙烧4h即得到负载Pt的除甲醛蜂窝陶瓷催化剂。
[0066]通过室温长效氧化甲醛实验检测制备获得的蜂窝陶瓷催化剂的性性能,室温长效氧化甲醛实验在固定床反应器中进行,具体步骤如下:将反应器置于恒温水浴中,使其保持在室温,实验所需的各路气体流量均由质量流量计调节和控制,混合后流入反应器。将步骤5所得蜂窝陶瓷催化剂放置管中,以传统蜂窝载体催化剂(以过量浸渍法制备的1% Pt负载到蜂窝陶瓷上)为对照,调节气体流量为10L/min,空速为60000h 分别于25±2°C条件下和2?200摄氏度的温度范围内检测催化剂催化氧化甲醛的活性,检测结果见图1和图2,其中,图1为负载Pt蜂窝载体催化剂甲醛完全氧化活性随温度变化曲线;图2为25±2°C条件下负载Pt蜂窝载体催化剂甲醛完全氧化活性随时间变化曲线。由图1和图2可以看出,在25±2°C条件下,蜂窝陶瓷催化剂可使99.7%的2ppm的甲醛气体完全氧化为二氧化碳和水,并在100h的测试时间内保持转化率未下降。
[0067]实施例2
[0068]在该实施例中,按照如下步骤制备蜂窝陶瓷催化剂:
[0069]步骤1:将堇青石蜂窝陶瓷载体在无水乙醇溶液条件下浸泡8h进行预处理,以脱除表面杂质,去离子水清洗后在烘箱中于110°C烘干2h,然后于500°C焙烧后得到经过预处理(表面处理)载体;
[0070]步骤2:把成膜助剂10g硅酸丁酯和10g醋酸丁酯加入反应釜中,加1000mL的水搅拌,并依次加入表面活性剂苯磺酸钠、增稠剂羟乙基纤维素、分散剂六偏磷酸钠;再慢慢加入硅溶胶,其中,苯磺酸钠:羟乙基纤维素:六偏磷酸钠:硅溶胶的质量比为50:10:0.5:100,用砂磨机磨研细,得到粘结剂涂料,控制粘结剂涂料的pH值为9 ;
[0071 ] 步骤3:将12.6g水合硝酸钙溶于60ml水和60ml无水乙醇的混合溶液中,将4.2g磷酸氢二胺溶于120ml水中分别形成溶液X和Y,在室温条件下将Y溶液逐步滴加至X溶液中,最终形成乳白色沉淀,然后通过氨水调控pH值为10,并在80°C的水浴中磁力搅拌过夜,所得悬浮液经抽滤,洗涤,110°C干燥,最后在500°C空气气氛中焙烧5h最终得到活性组分固体粉末,自然冷却至室温后研磨成粉末备用;将活性组分固体粉末,充分研磨后溶解在乙二醇中,得到活性组分浆料;
[0072]步骤4:浆液涂覆过程:将步骤1得到的经过预处理的载体放入步骤2制备好的粘结剂浆料中进行涂覆,吹去多余浆料后于80°C下烘干过夜,取出后置于马弗炉中在500?600°C下焙烧12h,制得经过第一涂覆的蜂窝载体催化剂。
[0073]步骤5:将步骤4得到的产品再加入步骤2所得的粘结剂浆料中,放入步骤3制备好的活性组分浆料中进行涂覆,吹去多余浆料后于80°C下烘干过夜,取出后置于马弗炉中在500?600°C下焙烧12h,制得经过第二涂覆的蜂窝载体催化剂。
[0074]步骤6:将0.022g氯铂酸和0.4g尿素溶于500ml去离子水中,将步骤5所得的蜂窝载体催化剂置于溶液之中,在80°C避光恒温搅拌8h,然后降至室温老化12h,抽滤(离心分离)洗涤,除去C1离子,将得到的样品80°C烘干16h,然后500°C焙烧4h即得到负载Pt的除甲醛蜂窝陶瓷催化剂。
[0075]室温长效氧化甲醛实验检测制备获得的蜂窝陶瓷催化剂的性能与实施例类似。
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