[发明专利]一种用于空气净化的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以锰钴复合氧化物与锰基固态离子液体相结合作为载体，通过锰钴复合氧化物的制备、离子液体前驱体MIMPS的合成、锰钴复合氧化物与锰基固态离子液体复合载体的制备及活性组分Pt的负载得到Pt的质量分数为1.0~3.0wt%的催化剂，锰基固态离子液体为Mn[MIMPS]PW₁₂O₄₀、Mn_0.5[MIMPS]₂PW₁₂O₄₀、Mn_0.5[MIMPS]HPW₁₂O₄₀中的一种。本发明制备的催化剂活性组分在载体上高度分散，该催化剂在相对较低温度条件下就可以将甲苯完全催化转化为二氧化碳和水。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种净化空气中甲苯的技术，特别是涉及一种用于空气净化的催化剂及其制备方法。

背景技术

室内是人们接触最频繁、最密切的环境之一，其质量优劣直接影响人们的身体健康。美国环境保护署已经将室内空气污染列为危害公众健康的五大环境因素之一。挥发性有机化合物是室内空气污染物的重要组成部分，具有多样性、潜在性、综合性、广泛性和累积性等特点。室内空气中VOCs的来源可分为室内源和室外源，其中室外源主要来自石油化工等工业排放、燃料燃烧及汽车尾气；室内源主要是建筑和装修材料。目前，我国的室内空气质量令人堪忧，特别是以甲醛、甲苯为代表的室内污染尤为严重。

我国规定了各类常见挥发性有机化合物的最高允许排放标准，同时为了实现环境保护和可持续发展，VOCs的脱除成为研究的热点。目前，室内VOCs的控制途径主要包括污染源头控制和末端治理。使用绿色环保建材是从源头减少甚至消除污染源的有效途径，但目前绿色建材标准体系仍不完善，加上绿色建材生产成本较高，短期内不能直接解决问题。开窗通风是污染源头控制的另一有效途径，但近年来室外空气质量不尽人意，反而成为室内污染源头之一。甲苯作为最具有代表性的一类VOCs，其现有的末端治理技术包括吸附法、吸收法、催化燃烧法、生物处理法和光催化氧化法等。其中催化燃烧法是在催化剂上将甲苯在较低的温度下催化氧化为CO₂和H₂O，其具有反应温度低、能耗低、效率高和无二次污染等优点，该技术的核心是催化剂。

专利CN105817236B公开了一种以具有介孔结构的铜锡复合氧化物作为载体利用浸渍手段负载活性组分Pt的Pt/Sn_xCu_yO_z催化剂，该催化剂在200℃条件下可以将甲苯完全催化氧化为CO₂。专利CN104678810A公开了一种以棒状纳米二氧化铈为载体，以贵金属钯为活性组分的催化剂，该催化剂在230℃以上时具有80%以上的甲苯转化率。因此，开发新型的具有优异反应活性的甲苯催化氧化催化剂，使其在低温条件下保持较高甲苯转化率的同时进一步提高抗湿性能具有重要的现实意义。

发明内容

为了解决甲苯催化氧化脱除反应温度较高和抗湿性能差的问题，本发明公开了一种以锰钴复合氧化物与锰基固态离子液体相结合作为载体，以贵金属Pt为活性组分的用于低温条件下甲苯催化净化的催化剂，所述催化剂活性组分在载体上高度分散，该催化剂在相对较低温度条件下就可以将甲苯完全催化转化为二氧化碳和水。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一方面，本发明公开了一种用于空气净化的催化剂，以锰钴复合氧化物与锰基固态离子液体结合作为复合载体，以贵金属Pt为活性组分，所述锰基固态离子液体为Mn[MIMPS]PW₁₂O₄₀、Mn_0.5[MIMPS]₂PW₁₂O₄₀、Mn_0.5[MIMPS]HPW₁₂O₄₀中的一种，所述催化剂中Pt的质量分数为2.0~5.0wt%；负载活性组分Pt的手段为光化学沉积方法。