[发明专利]一种高效炭纤维负载催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效炭纤维负载催化剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：步骤一、将硝酸锰、硝酸铜和硝酸镍溶解于去离子水和醇中，形成硝酸盐的前驱体醇溶液；加热搅拌前驱体醇溶液直至形成粘滞的稠状凝胶体；干燥煅烧，得到催化剂粉体，催化剂主要成分为氧化锰、氧化铜和氧化镍的混合物；步骤二、将催化剂粉体进行球磨，然后与预聚体、光引发剂和硅溶胶进行混合搅拌10‑60min，形成混合浸渍溶液；步骤三、将炭纤维完全浸没于混合浸渍溶液中，超声0.5‑2h后，静置0.5‑2h；取出湿润炭纤维放置于高压汞灯或者氙灯下辐照直至干燥；炭纤维进行浸渍负载一次或多次。本发明具有催化剂负载率高、催化剂不易脱落等优点。

技术领域

本发明属于环保领域，涉及一种VOCs净化用催化剂，尤其涉及一种高效炭纤维负载催化剂及其制备方法。

背景技术

活性炭炭纤维是一种良好的吸附材料，由超细纤维如粘胶丝、酚醛纤维或腈纶纤维经高温炭化、活化制成，常规的黏胶基活性炭纤维比表面积在1200-1800m²/g之间，吸附容量大，比活性炭高数倍，与活性炭微孔吸附需要通过中孔和大孔过渡不同，活性炭纤维的微孔直接通向外表面，具有快吸快脱的优点。

炭纤维同时也是一种良好的催化剂载体，可以将吸附和催化进行有效的集成，负载了室温催化剂的炭纤维材料，可以有效吸附VOCs，在吸附一定量VOCs后，通入高能离子即可以强化常温催化作用，实现已吸附VOCs的彻底分解，从而对炭纤维进行有效再生。

目前常规的炭纤维负载催化剂的方式是将催化剂制成微米级别的粉末分散在水溶液中，在将炭纤维浸渍在催化剂溶液中，通过炭纤维对催化剂的吸附作用，将催化剂固定在炭纤维表面，然后取出炭纤维进行干燥，即制备出负载有催化剂的炭纤维。但是此种方法，催化剂在炭纤维表面的附着力低，在使用过程中催化剂极易脱落，使得炭纤维失去催化效果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种高效炭纤维负载催化剂及其制备方法，可以高效的将催化剂负载于炭纤维表面，而且催化剂不易脱落。

为实现上述目的，本发明提供一种高效炭纤维负载催化剂的制备方法，具有这样的特征：包括以下步骤：

步骤一、将硝酸锰、硝酸铜和硝酸镍溶解于去离子水和醇中，形成硝酸盐的前驱体醇溶液；加热搅拌前驱体醇溶液直至形成粘滞的稠状凝胶体；干燥煅烧，得到催化剂粉体，催化剂主要成分为氧化锰、氧化铜和氧化镍的混合物；

步骤二、将催化剂粉体进行球磨，然后与预聚体、光引发剂和硅溶胶进行混合搅拌10-60min，形成混合浸渍溶液；

步骤三、将炭纤维完全浸没于混合浸渍溶液中，超声0.5-2h后，静置0.5-2h；取出湿润炭纤维放置于高压汞灯或者氙灯下辐照直至干燥；

炭纤维进行浸渍负载一次或多次，直至载量符合使用要求。其中，多次指第一次固化干燥后，将干燥后的炭纤维重复放入混合浸渍溶液中进行多次负载。

进一步，本发明提供一种高效炭纤维负载催化剂的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中前驱体醇溶液的配制方法为：将硝酸锰、硝酸铜和硝酸镍溶解于去离子水中，形成硝酸盐的水溶液；硝酸盐的水溶液中缓慢滴加乙醇或丙三醇，形成硝酸盐的前驱体醇溶液；

硝酸锰为四水合硝酸锰，硝酸铜为三水合硝酸铜，硝酸镍为六水合硝酸镍；前驱体醇溶液中，四水合硝酸锰、三水合硝酸铜和六水合硝酸镍的摩尔比为(40～90):(10～50):(1～20)。

进一步，本发明提供一种高效炭纤维负载催化剂的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，前驱体醇溶液60-100℃下搅拌直至形成粘滞的稠状凝胶体。

进一步，本发明提供一种高效炭纤维负载催化剂的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，稠状凝胶体120～160℃下干燥1-3小时后，马弗炉中400～700℃下煅烧2-4小时，形成催化剂粉体。