一种疏水型空气净化复合催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种疏水材料及其制备方法，尤其设及一种空气净化材料及其改性制 备，尤其设及一种疏水型空气净化复合催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 由于室内装修材料中含有的大量粘结剂所产生的有害气体污染物特别是甲醒 化C册)污染危害巨大，已经严重威胁到了人们的健康。针对有害气体污染物的污染，已经产 生了多种应对的降解方法，应用到了多种类型的空气净化材料。其中空气净化材料主要有 吸附性多孔空气净化材料和催化分解型的净化材料，而W上提及的多种类型的空气净化材 料都是W接触反应为前提而进行的净化去除甲醒等有害气体，其接触面积越大，吸附或反 应的面积就越大，其净化的效果越好。
[0003] 本发明的申请人发现，由于空气净化功能本身的需求，净化材料需要长期暴露在 空气中进行空气净化，且其比较面积比较大，运种条件下，空气中的水分就容易进入其反应 的表面或孔道中，影响其进一步的空气净化效果。
[0004] 目前，主要是更换或去除表面失活层W维持其空气净化功能或者在失活之后将其 去除进行活化处理。在消费者的使用过程中，更换新的材料不但增加了使用的成本，而且造 成了材料的浪费，不符合当前节能减排的相关规定;而普通的消费者对于活化处理工艺并 不熟悉且难W实现，所W上述方法并不能有效解决运一问题。
[0005] CN 104370719 A中公开了一种甲醒催化剂的重复使用方法，当甲醒催化剂活性降 低需要更换时，只需创去催化剂的反应层，再铺装上新的反应层，催化剂的支撑层和过渡层 重复使用。此方法降低了催化剂的消耗、延长了催化剂的使用时间，降低了生产成本。然而 运种方法只是减少了净化材料中支撑层和过渡层的浪费，并没有解决催化剂失活需要更换 的问题。CN 10042383C中公开了钮/碳催化剂的再活法方法，该方法将失活催化剂进行适当 的处理后，重新负载一定量的钮得到再活化的钮/碳催化剂，可重新使用。该方法包括用超 临界C〇2萃取洗涂失活钮/碳催化剂;将失活钮/碳催化剂置于硝酸中煮沸处理;烘干后置于 氨水溶液中；催化剂前体经化0H和甲醒还原、干燥后得到再活化的钮/碳催化剂。该方法采 用活化W达到催化剂重复使用的目的，其中活化方法繁琐，普通的使用者难W操作实现。
[0006] 本发明的申请人经过长期实验，发现在材料的疏水改性过程中，通过选用疏水官 能团改性可W从根本上改善其表面性能，使得催化剂材料在净化空气的过程中完全避免了 水分的干扰，而达到长期使用的目的。
【发明内容】
[0007] 针对上述所设及的问题，本发明的目的是提供一种疏水型空气净化复合催化剂的 制备方法，运种方法制备过程简单，制备的疏水性的空气净化复合催化剂材料具有高分散 性，而且具有疏水性能，可W有效避免由于空气中水分的吸附而造成材料催化降解性能的 降低。该材料为过渡金属氧化物、活性炭或其他无机多孔材料和贵金属等无机材料，应用娃 烧偶联剂在无毒害的有机溶剂中对其表面进行改性，且将其充分干燥后分散于有机溶剂 中，分散性更好。
[0008] 为了实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的一种疏水型空气净化复合 催化剂的合成方法，利用各种金属的盐溶液采用液相法在碱性条件下制备出复合催化剂材 料的前躯体;再通过般烧工艺即得到了金属氧化物复合催化剂材料，此高溫般烧工艺对其 也起到了高溫活化的作用;最后再应用改性剂对金属氧化物复合催化剂材料的表面进行疏 水改进得到疏水性空气净化材料，且在用有机溶剂处理的过程中，金属氧化物复合催化剂 材料得到了充分的分散，有利于提高其催化性能。
[0009] 该疏水型空气净化复合催化剂的制备方法主要包括液相沉淀法制备前躯体、般烧 活化工艺及疏水改性工艺，具体如下：将Μη"盐、Feiii盐和加11盐溶解到水中并揽拌至充分 溶解，再加入碱调节混合反应溶液的抑至碱性，然后揽拌进行沉淀反应，反应完成之后清洗 过滤得到滤渣;将上述得到的滤渣进行般烧；当般烧完成并冷却后将样品放入到含适量水 的无水乙醇中，同时加入硅烷偶联剂进行改性反应，完成后清洗、过滤并干燥，最后得到疏 水型空气净化复合催化剂催化剂。
[0010] 作为优选，所述的Mnii盐可W选用硫酸儘、硝酸儘、碳酸儘、氯化儘中的任意一种或 多种；
[0011] 作为优选，所述的化III盐可W选用硫酸铁、硝酸铁、氯化铁的任意一种或多种；
[0012] 作为优选，所述的化II盐可W选用硫酸铜、硝酸铜、氯化铜中的任意一种或多种； [OOU] 作为优选，所述的Mnii盐、加11盐和Feiii盐的投料摩尔比为1:(0.05-0.4) :(0.05- 0.4)；
[0014] 作为优选，所述的沉淀反应中固液质量比比范围为1: (8-50);
[0015] 作为优选，所述的碱可W选用氨氧化钢、氨氧化钟、氨氧化巧、氨水中的任意一种 或多种；
[0016]作为优选，所述的沉淀反应中混合反应溶液的抑调节至7.5-11范围内；
[0017] 作为优选，所述的沉淀反应中反应溫度范围为0-90°C ;
[0018] 作为优选，所述的沉淀反应时间为l-30h;
[0019] 作为优选，所述的般烧溫度为200-400°C ;
[0020] 作为优选，所述的般烧时间为1-lOh;
[0021] 作为优选，所述的含适量水的无水乙醇纯度大于99wt% ;
[0022] 作为优选，所述的硅烷偶联剂可W选用十二烷基Ξ乙氧基硅烷、十四烷基Ξ乙氧 基硅烷、十六烷基Ξ乙氧基硅烷、十八烷基Ξ乙氧基硅烷中的任意一种或多种；
[0023] 作为优选，所述的改性反应溶液中硅烷偶联剂浓度范围为10-40wt% ;
[0024] 作为优选，所述的改性反应溫度为30-75°C ;
[0025] 作为优选，所述的改性反应时间为10-3化；
[00%]作为优选，所述的干燥溫度为30-200°C ;
[0027]作为优选，所述的干燥时间为l-30h;
[00%]与现有技术相比，具有如下优点：
[0029] 1、复合催化剂材料的制备工艺简单；
[0030] 2、改性工艺简单；
[0031 ] 3、该疏水材料使用过程中使用寿命长；
[0032] 4、该空气净化材料分散性好，催化活性高；
[0033] 5、选用含适量水的无水乙醇中作为溶剂，使得硅烷偶联剂能够充分地对般烧后的 滤渣进行改性。
【附图说明】
[0034] 图1为该疏水型空气净化复合催化剂制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0035] 实施例1
[0036] 往500血纯水中依次加入27.875g四水硫酸儘、12.078gS水硝酸铜和20.地九水硝 酸铁，充分揽拌至完全溶解，再加入适量氨氧化钢调节溶液的抑至9，在室溫下揽拌反应20h 后清洗、抽滤得到前躯体滤渣待用；将上述得到的滤渣放入到高溫炉中赔烧，设置在其中 200°C下般烧lOh后冷却降溫，待其降溫到80°C后迅速取出将其倒入到300mL含有20wt %十 八烷基Ξ乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中，并加入几滴纯水，在30°C下揽拌反应30h后用无水 乙醇清洗、过滤并干燥，得到疏水型空气净化复合催化剂。
[0037] 经比表面积(肥T)测试表明所合成的疏水型空气净化复合催化剂的比表面积比改 性前增大，具体见表1。
[003引取1 .OOg上述制备的疏水型空气净化复合催化剂置于直径为2mm的玻璃管内砂忍 上进行高湿度高污染空气的催化分解性能及使用寿命评估，选取湿度为90%、甲醒和臭氧 含量分别为50ppm的空气。玻璃管的底部安装有Ξ通管，分别连接着水蒸气发生装置、甲醒 发生装置和臭氧发生装置，类似的玻璃管的顶部分别与湿度检测仪和气相色谱仪在线检测 仪相连接，用于检测该材料的空气净化效果及疏水性能。检测结果表明，本实施例中制备的 超分散复合催化剂在室溫条件下对空气中含有的各50ppm的甲醒和臭氧一次分解效率分别 为91 %和98%，进气口和出气口的空气湿度并没有明显的变化;且在连续测试4她后，催化 性能没有明显降低。
[0039] 实施例2
[0040] 往50〇1111^屯水中依次加入18.0邑四水氯化儘、1.14邑五水硫酸铜和4.7地六水硫酸 铁，充分揽拌至完全溶解，再加入适量氨氧化钟调节溶液的抑至7.5，在0°C下揽拌反应30h 后清洗、抽滤得到前躯体滤渣待用；将上述得到的滤渣放入到高溫炉中赔烧，设置在其中 400°C下般烧化后冷却降溫，待其降溫到50°C后迅速取出将其倒入