[发明专利]催化氧化甲醛的介孔-大孔型催化剂的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种高效催化氧化甲醛的介孔-大孔整体型催化剂的制备方法和应用，催化剂的载体为介孔-大孔整体型氧化物（TiO₂、SiO₂或Al₂O₃），活性组分为Pt。

本发明还涉及将上述介孔-大孔整体型催化剂应用于各种环保和空气甲醛污染物的治理领域。

背景技术

室内甲醛主要来源于装修所用的人造板材、内墙涂料和地毯等，是公认的室内污染物，在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位，并已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。因此，解决室内甲醛污染成为研究者所关注的热点问题之一。

目前，室内空气中甲醛净化的方法主要有吸附法、等离子体技术、化学反应法、光催化氧化技术和催化氧化技术等。其中，催化氧化技术在较低温下催化剂存在情况下以空气中的氧为氧化剂将甲醛氧化为无毒的CO₂和H₂O，且操作简便、成本低、效率高，成为最有应用前景的甲醛净化技术，该技术的核心是开发在低温甚至室温条件下能将甲醛完全氧化为CO₂和H₂O的催化剂。研究者在催化氧化甲醛催化剂方面做了许多工作。研究表明，通常室内甲醛催化氧化的操作温度远高于室温（多数情况>100^oC），如何降低反应温度已成为实现高效净化的关注点。另外，目前高效的甲醛低温催化氧化催化剂多为TiO₂或CeO₂等负载的贵金属催化剂，此类催化剂宏观上以粉末态居多，由于不易成型和比表面积低，伴随粉尘污染、压降大和金属原子利用率低等问题，影响它们的实际应用。因此，寻找合适的固体载体及探索有效的催化剂改性方法以提高催化效率是实现降解甲醛催化剂的实际应用和产业化的关键，是近些年室内甲醛催化降解技术研究领域的前沿和热点。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供了催化氧化甲醛的介孔-大孔型催化剂的制备方法和应用，能够在0～100 ^oC的低温下去除甲醛，负载Pt的介孔-大孔整体型催化剂材料，该催化剂可用于室内及其他污染环境中甲醛的去除，克服粉末态固体催化剂不易成型、使用过程中存在压降大、金属原子利用率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：催化氧化甲醛的介孔-大孔型催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）制备聚苯乙烯模板，以二乙烯苯/苯乙烯体积比为1:4.0～4.8的苯乙烯和二乙烯苯为单体，加入质量为总单体质量3%～22%的表面活性剂司班80，及质量为总单体质量0.2%～3%的引发剂偶氮二异丁腈，均匀混合后为油相，在搅拌下向油相中加去离子水，使水相的体积分数在70%～85%，得到反相浓乳液，将浓乳液倒入模具中，在40～80℃密封聚合24～48h，50～100℃干燥24～48h，得到整体型有机大孔模板；

2）制备介孔氧化物溶胶，在室温下将0.8～1.2g非离子表面活性剂聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（P123）溶解到10～20mL无水乙醇中，磁力搅拌1～2h，滴入1.0～2.0g硝酸或盐酸（0.2M），继续搅拌10～30min，然后加入2～4g钛酸四丁酯、正硅酸乙酯或异丙醇铝中的一种，搅拌4～6h，得到介孔氧化物的溶胶；

3） 将步骤1）中制备的聚苯乙烯模板放入封闭的容器中，在0.098MPa的真空条件下将步骤2）制备的介孔氧化物溶胶抽入到聚苯乙烯模板的孔壁上，50～100℃下干燥12～24h，如此重复填充干燥几次，400～800℃焙烧2～7h，升温速率为0.5～5℃/min，即得到介孔-大孔整体型TiO₂、SiO₂或Al₂O₃载体；

采用过体积浸渍法将活性组分Pt的前驱液填充到介孔-大孔整体型TiO₂、SiO₂或Al₂O₃载体上，浸渍12～24 h，50～100℃干燥12～24h，300～500℃下焙烧2～4h，所制得的催化剂简写为Pt/TiO₂、Pt/SiO₂或Pt/Al₂O₃。