[发明专利]活化聚氨酯及其制备方法和用于VOCs催化降解的复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于环境催化技术领域，提供一种活化聚氨酯及其制备方法和用于VOCs催化降解的复合催化剂及其制备方法。制备活化聚氨酯的方法包括：将废聚氨酯进行热压成型、剪切，得到小块废聚氨酯；对所述小块废聚氨酯进行洗涤、干燥，然后与含二异氰酸酯、有机胺和第一有机溶剂的混合溶液混合，进行反应。本发明对废聚氨酯进行活化，所得到的活化聚氨酯能够作为光转化催化剂的载体，不仅缓解了废聚氨酯带来的环境压力，还实现废聚氨酯的高值转化。

技术领域

本发明属于环境催化技术领域，更具体地，涉及一种活化聚氨酯及其制备方法、一种用于VOCs催化降解的复合催化剂及其制备方法。

背景技术

世界卫生组织将熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的有机化合物称为挥发性有机化合物(VOCs)。空气中的VOCs通常源于工业生产、运输，以及室内家具、墙面涂料、家庭烹饪等。大多VOCs因含易致癌的苯、氯乙烯和多环芳烃等芳香族化合物而对人类的健康造成威胁。此外，这些VOCs易与氮氧化合物(NOx)发生光化学反应生成臭氧、过氧硝基酞、醛类等光化学烟雾，造成二次污染。

传统的VOCs处理技术主要包括吸附、冷凝和生物膜法等物理手段，以及焚烧、生物氧化、等离子体分解法等化学技术。然而，这些技术仅适用于特定场景或具有特殊要求。例如，焚烧和冷凝技术仅适用于处理中高浓度的VOCs，而对于处理空气中低浓度的VOCs则成本较高、难度较大；而吸附技术仅能将VOCs进行一定程度地固定或固化，其降解仍有待进一步处理。

VOCs催化氧化被认为是一类富有前景的替代性技术，目前已开发出多种基于催化氧化技术途径以提高催化降解效率。除了以贵金属、过渡金属氧化物、稀土掺杂二氧化钛等不同催化剂对VOCs降解效率进行调控，还可对催化剂载体进行结构设计或对载体进行改性以提升VOCs吸附量，从而利于提升催化剂对VOCs的降解效率。常见的催化剂载体主要基于购买或自制吸附载体及其他高值产品，例如活性炭、生物炭、活性炭纤维、碳纳米管、石墨烯、MOF材料。相比之下，利用回收固废充当VOC催化载体的报道较少。

废聚氨酯是一类介于橡胶与塑料之间的固体废料，具有高弹性、发泡性、耐磨性和耐低温等特性。尤其是废蜂窝状聚氨酯，因具大气孔、大表面积特性，被越来越多用于消声、除尘以及催化载体等领域。同时其报废量也与日俱增，易对环境造成威胁。目前，这类废聚氨酯的回收方法主要包括材料回收、化学回收和能量回收。这些回收方法常涉及复杂机械组合工艺或高温、高压等严苛条件，导致高的回收能耗和成本。若能利用活化法回收蜂窝状废聚氨酯并用作VOCs催化剂载体的方法不仅操作简单，还可实现废聚氨酯在环境催化技术领域高值利用目标。废聚氨酯不同活化方法的研究不仅利于解决废聚氨酯导致的环境压力，而且对拓展VOCs催化载体体系和提升VOCs降解效率均具有重要意义。

发明内容

针对现有技术所存在的废聚氨酯回收利用率低以及VOCs处理困难等问题，本发明的目的在于提供一种制备活化聚氨酯的方法，由该方法制备得到的活化聚氨酯，以及一种用于VOCs催化降解的复合催化剂及其制备方法。

第一方面，本发明提供一种制备活化聚氨酯的方法，该方法包括：

1)将废聚氨酯进行热压成型、剪切，得到小块废聚氨酯；

2)对所述小块废聚氨酯进行洗涤、干燥，得到待活化的聚氨酯；

3)将待活化的聚氨酯与含活化剂(二异氰酸酯)、有机胺和第一有机溶剂的混合溶液混合，在惰性气氛下于70-85℃反应8-10h，得到含活化聚氨酯的固液混合物；

4)将所述固液混合物过滤，过滤后所得固体进行洗涤、干燥。

第二方面，本发明提供了由本发明第一方面所述的方法制备得到的活化聚氨酯。

第三方面，本发明提供了一种用于VOCs催化降解的复合催化剂，该复合催化剂包含本发明所述的活化聚氨酯以及活性组分，其中，所述活性组分包含二氧化钛和可选的掺杂在所述二氧化钛中的掺杂金属。