[发明专利]一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Pd/TiO₂/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法。它包括棉花纤维载体、TiO₂表面涂层和分散在TiO₂涂层表面的Pd活性组分；所述的棉花纤维载体为脱脂棉花纤维，TiO₂涂层为纳米TiO₂涂层，粒径在1~10nm间；所述的Pd活性组分以零价形式存在，粒径范围1~10nm，负载量为0.05~3wt%。本发明提供的Pd/TiO₂/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂具有分等级中孔~大孔结构、轻质和柔性等特点，Pd与TiO₂涂层及载体棉花纤维间结合牢固，活性组分单质Pd在TiO₂涂层表面分散性好、粒径小，室温即可高效催化分解甲醛，贵金属用量小、气阻小，适合于各类空气净化器中使用。

技术领域

本发明属于室内空气净化领域，尤其涉及一种Pd/TiO₂/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国城市化快速发展和装修热的兴起，室内甲醛污染日趋严重，是最主要的室内污染物之一，具有较大的毒性。目前，消除室内甲醛污染已成为环境治理领域的热点研究课题。在已有的甲醛脱除方法中，室温催化氧化法相对于其它方式(吸附法、吸收法、负离子氧化法、臭氧催化氧化法、生物过滤/植物净化法、低温等离子体法和光催化氧化法等)具有独特的优势，它能在常温常压下进行，甲醛脱除效率高，设备简单，寿命长等优点，是最具应用潜力的甲醛脱除技术。近年来，该技术在室内空气净化应用研究不断取得进展和突破，如中国发明专利CN200410047973.7、CN200410102837.3、 CN200910215887.5、CN200910098634.4、CN200910047376.7、 CN200610011663.9，CN200710121423.9、CN201210389227.0和 CN201410015867.4。在专利CN200410047973.7中先制备金属氧化物载体，然后浸泡在贵金属组分的溶液后蒸发制得，但该催化剂有效成分贵金属的状态未标明，活性也较低。众所周知，要获得高且稳定的甲醛催化氧化活性，催化剂必须要有良好的分散性，较小的粒径和适当的价态。而大部分专利如CN200410102837.3、CN200910215887.5、 CN200910098634.4、CN200910047376.7、CN200610011663.9和CN200710121423.9中所描述的催化剂制备方法所制备的样品中金属可能以氧化物的形式存在，且分散性差，这将会影响到活性的提高；而如果要得到0价的贵金属，还需要高温的H₂还原过程，使工艺复杂化，成本也相应提高。专利CN201210389227.0报道了一种甲醛室温氧化催化剂的制备方法，该方法以多孔性无机氧化物为载体，以硼氢化纳为还原剂，可溶性金属氢氧化物为添加剂，通过浸渍-室温还原- 沉积法与贵金属前驱体反应制得。该方法实现了催化剂的室温催化氧化，也表现出较高的催化活性。但以上公开专利中制备的催化剂从实用的角度考虑，大都是以普通多孔性无机物纳米颗粒(如二氧化钛、氧化铝、分子筛、氧化铈和氧化硅等)为载体制得，这些催化剂如应用到填充型净化设备中需要压片或进一步将其负载在其它大块型载体上才能使用，这会使工艺复杂化，且存在催化活性下降、气阻大和催化剂易脱落的问题。为克服上述缺陷，专利CN201410015867.4以静电纺丝法制备的TiO₂为载体，以浸渍～室温还原～沉积法制备了负载型贵金属/TiO₂复合催化剂，新制备的催化剂无需重新负载，且具有较高的催化活性和较小的空气阻力，但该催化剂由于是以无机TiO₂纳米纤维基底，因此具有易脆性，且易脆性随纤维直径的减小而增大，这样会造成在使用过程中不断会被折断，原有的纤维结构逐步被破坏，使得气阻也逐渐增大。且贵金属负载时的后续工序中为除去残留氯离子(来自贵金属前驱体)而需要一个加热蒸发的过程，因此工艺仍较复杂。同时，静电纺丝制备TiO₂纤维仍存在成本偏高、设备要求高、大规模化生产还存在一定困难等问题。

发明内容