[发明专利]一种室温净化室内空气污染物的催化剂制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种室温净化室内空气污染物的催化剂、制备方法及其应用。将含贵金属活性组分的化合物与含助剂元素的化合物混合并加水溶解，将混合溶液加入到纳米氧化钛溶胶、纳米氧化铝溶胶和纳米活性炭的混合物中搅拌均匀，之后将上述混合物涂覆至经碱处理改性的活性炭球表面，进行干燥、焙烧、还原处理后即得催化剂。采用本方法制备的催化剂活性组分高度分散且分布在载体活性炭球的外表面、活性组分利用率高、催化剂制备成本低，该催化剂用于净化室内空气污染物具有净化能力强、净化速度快及净化彻底等特点。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种室温净化室内空气污染物的催化剂制备方法及其应用。

背景技术

随着我国经济发展，人民生活逐步提高，各种装饰/装修材料、家具、家电等产品等走入了千家万户，也由此带来了严重的室内空气污染，危及人们的身心健康。室内空气污染已成为现阶段我国面临的严重环境问题之一。

室内空气污染物主要包括有机化合物（甲醛、苯系物等）、无机化合物（臭氧、氨气、CO等）及放射性物质。世界卫生组织发布的《室内空气质量指南》中将苯、CO和甲醛列在室内空气污染源的前三位。其中苯主要来自油漆涂料；CO主要来自人群吸烟、取暖设备及厨房；甲醛主要来自家具材料。上述污染物会对人体的肺部、大脑和心脏产生损伤，严重可致癌，甚至危及人的生命。因此，研究室内空气污染物净化技术，有效消除室内空气污染物已成为改善人们生活环境的迫切任务。

传统的室内空气污染物的处理技术主要有吸附吸收技术、光催化技术、等离子体技术等，但存在吸附能力有限/需定期更换、需紫外光、二次污染、安全和经济问题等。催化氧化是利用催化剂活化空气中的污染物，具有操作简单、无二次污染等优点，是净化室内空气污染物的理想方法之一。其核心问题是开发高性能、低成本的新型催化材料。

目前公开报道的催化氧化催化剂活性组分主要有Pt、Au、Pd、Ag、Mn、Co、Ni等，在载体类型/形貌/晶型/孔结构、粒径效应、复合金属、助剂添加等方面做了系统研究。CN101380574B公开了一种室温下催化甲醛转化的催化剂，根据实施例介绍，其采用二氧化钛、氧化铝等为载体，Pt、Rh、Pd等贵金属为活性组分，碱金属为助剂，贵金属负载量≥0.3%，室温下催化甲醛转化成CO₂的转化率和选择性率均可达到100%。存在的问题是贵金属负载量仍然偏高，且测试的甲醛浓度过高，达0.01%，与实际室内空气中的甲醛浓度不符。

CN107774245A公开了一种低温下消除CO的催化剂，其为纳米金刚石负载的含铂催化剂，其中铂负载量为1~7%，纳米金刚石含量为93~99%，在30℃下CO转化率可达90%。存在的问题是反应温度仍偏高，且催化剂价格昂贵。

CN103157491A公开了一种催化氧化挥发性有机物的催化剂，其主要成分为介孔氧化物负载的钯催化剂，可在150~250℃下可催化分解邻二甲苯。但反应温度过高，不能用于室温净化室内空气污染物。

上述专利报道的催化氧化催化剂中贵金属含量普遍较高，催化剂制备成本高，不利于催化剂大规模商业化推广。

目前催化氧化催化剂存在活性组分分散度差、活性组分含量低时净化污染物速度慢（降低室内污染物至较低水平所需时间长）、活性组分含量高时催化剂制备成本高以及室温下难以催化氧化苯系物等VOCs（通常采用吸附法，需定期更换吸附材料）的缺点。

因此制备高分散度、低负载量、高利用率的可同时快速、彻底室温净化室内空气污染物的催化材料意义重大。

发明内容

本发明提供一种室温净化室内污染物的催化剂、制备方法及其应用，采用本方法制备的催化剂活性组分高度分散且分布在载体活性炭球的外表面、活性组分利用率高、催化剂制备成本低，该催化剂用于净化室内空气污染物具有净化能力强、净化速度快及净化彻底等特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：