[发明专利]一种Mn-Cu-Ce高度分散的负载型炭化PEI@MOF催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体为一种Mn‑Cu‑Ce高度分散的负载型炭化PEI@MOF催化剂，以及该种催化剂的制备方法。本发明通过引入PEI，不仅能够通过PEI的桥连作用使Mn、Cu和Ce足量且均匀地分布在MOFs材料的骨架里，还能够在炭化时对MOFs材料的骨架起到一定的支撑作用，缓解了MOFs材料炭化后表面积下降及活性催化剂团聚等问题，提升了催化剂的稳定性和除甲醛性能。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种Mn-Cu-Ce高度分散的负载型炭化PEI@MOF催化剂，以及该种催化剂的制备方法。

背景技术

甲醛是一种常见的室内空气污染物，长期接触低剂量的甲醛，会使人嗅觉异常、过敏、肺功能异常、肝功能异常、免疫功能异常、中枢神经系统受影响，还可以引起妊娠综合征、新生儿体质下降、染色体变异，甚至会致癌。随着人们对健康的认知逐步提高，对清除甲醛这个室内健康杀手的诉求越来越强烈。

目前已有的除甲醛产品及服务从技术上来讲主要包括三类，分别是：吸附技术、反应技术和催化技术。吸附技术主要是利用活性炭、分子筛及天然多孔矿石等的大比表面积特点对室内甲醛进行捕获，虽然这种方法简单，但存在使用性能受温湿度影响大、易出现二次污染等缺点。反应技术主要是将一些能与甲醛发生反应的物质制备成喷雾剂等，使用时喷涂于家具等表面使其与空气及家具中的甲醛发生反应而形成较稳定的物质，再通过清洁将产物除去达到除甲醛目的，该方法的缺点很明显，药水直接与家具等接触难免会造成家具损伤，且喷雾剂在使用时雾滴容易被人吸入，存在安全风险。催化技术具有使用方便、寿命长、无健康隐患等优点，因而成为目前最被推崇的室内空气净化技术之一。应用于室内的催化技术还分为普通催化和光催化两大类，其中，光催化因受室内光线弱的影响而难以大规模推广，即使配合紫外灯使用，也因存在能耗高、紫外污染等问题而不被认可。因此，清洁方便、安全低耗的普通催化成为了最有前景的室内空气除甲醛技术。

催化剂是催化技术的核心，目前的空气净化催化剂主要有贵金属和非贵金属催化剂，其中贵金属催化剂价格昂贵，目前很难广泛应用于家居除甲醛领域。而非贵金属催化剂因其价格低廉，目前已经开始应用于家居除甲醛产品中。其中锰系催化剂的制备和使用技术都已较成熟。一般将金属锰的氧化物固定在多孔材料上，以保证催化剂足够的分散并能充分与甲醛分子接触。很多研究表明，载体的结构和表面特性对催化剂活性中心的性能发挥起着至关重要的作用，因此对催化剂载体的研究已成为催化科学的热点之一。

目前包括分子筛、活性炭、有机聚合物及天然矿石等都已被作为催化剂载体使用。然而这些材料存在比表面积和孔隙结构不够发达，表面功能性基团少的缺点，不利于活性成分在载体上铺展分散。金属有机骨架材料(MOF)是近年来的明星材料，因其具有超大比表面积、发达均匀的孔隙结构、表面布满不饱和金属位点、能够任意接枝官能团等特点，是良好的催化剂载体，并且一些MOFs自身就具有一定的催化性能。专利文献CN 104923298 A和专利文献CN 104959165 A分别公开了用于降解水中有机染料的Co-MOF和Fe-MOF催化剂；专利文献CN 106391117 A公开了使用MIL-100(Fe)、MIL-100(Mn)和MIL-53(Fe)直接作为脱汞催化剂；专利文献CN 107774331A公开了将多种MOFs作为载体负载多种金属盐，再通过还原得到均匀负载金属的MOFs催化剂。专利文献CN 107983410 A公开了一种石墨烯/MOFs复合催化剂，充分利用MOFs的发达孔隙结构使石墨烯均匀分散。