專利名稱：一種具有吸附-低溫催化雙功能的負(fù)載型納米金屬銀催化劑、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣污染治理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種催化劑制備方法，特別涉及到一種 具有吸附-低溫催化雙功能的負(fù)載型納米金屬銀催化劑、制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
甲醛作為一種高毒性的物質(zhì)，短期接觸會(huì)刺激眼睛、鼻腔和呼吸道而引起過敏反 應(yīng)，長(zhǎng)期接觸會(huì)增加患癌的可能性，為此，甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物 質(zhì)。中國(guó)室內(nèi)裝飾協(xié)會(huì)報(bào)道我國(guó)每年由室內(nèi)空氣污染引起的死亡人數(shù)已達(dá)11.1萬(wàn)，也就是 說不到五分鐘就有一個(gè)生命消失。為此中國(guó)頒布《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18883-2002) 規(guī)定室內(nèi)空氣中甲醛衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(最高允許濃度)為0.08mg/m3，室溫下約為0.06ppm。現(xiàn)有消除有毒氣體的技術(shù)多為吸附法(CNPatent 1405560，2003 ；1386578, 2002 ； USPatent =6596909, 2003 JPPatent :2004089963_Α，2004 ；2004097374-Α，2004)，使用強(qiáng)吸 附性材料吸附大氣污染物。常用多孔碳材料、新型活性碳以及分子篩、沸石、多孔粘土礦石、 活性氧化鋁和硅膠等作為吸附劑。此種方法比較簡(jiǎn)單，但吸附劑需要定期更換。等離子體 催化技術(shù)雖然在常溫常壓下運(yùn)行，但是會(huì)產(chǎn)生臭氧，氮氧化物等有害副產(chǎn)物，且等離子體的 設(shè)備昂貴。而光催化技術(shù)(CN-Patent 1394674，2003)通常需要利用能量較高的紫外光，而 自然光中紫外光成分較低，采用紫外光照明不僅成本高，對(duì)普通室內(nèi)環(huán)境也缺乏可行性；因 此，亟需開發(fā)簡(jiǎn)便易行在溫和條件下消除有害氣體的新型技術(shù)來(lái)有效保護(hù)人體健康。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用催化氧化在一定條件下能將甲醛分解為無(wú)毒無(wú)害的二氧化碳和水的 特性，提供了一種具有吸附-低溫催化雙功能的負(fù)載型納米金屬銀催化劑、制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的納米金屬銀負(fù)載型催化劑的載體可以是MCM-41、SBA-15、NaY, SiO2, Al2O3^TiO2等納米材料中至少一種，活性組分是納米金屬銀。上述的納米金屬銀負(fù)載型催化劑由等體積浸漬法制得，具體步驟如下(1)測(cè)量不同載體的等體積的水吸附體積。所述的載體可以是納米材料，納米材料 可以是 MCM-41、SBA-15、NaY、SiO2、A1203、TiO2 中至少一種。(2)按照金屬負(fù)載量稱取相應(yīng)硝酸銀溶解于載體單位吸水量的水中。充分?jǐn)嚢?，?全溶解。所述的負(fù)載型納米金屬銀催化劑的金屬銀負(fù)載量，金屬元素重量百分比為1-16%。(3)將所需載體量攪拌、溶解在上述(2)得到原液中，靜置10-30min后繼續(xù)攪拌得 到樣品。(4)將上述(3)得到的樣品放在室溫下干燥，過夜。(5)將上述(4)得到的樣品放在烘箱中60-100°C中保持12_24h。
(6)將上述(5)得到的樣品放在500-800°C下煅燒，可以在馬弗爐進(jìn)行，保持2_5h。上述納米金屬銀負(fù)載型催化劑的制備在避光的條件下進(jìn)行。前述的催化劑，可根據(jù)不同的需要制成各種結(jié)構(gòu)、形狀，如可將催化劑制成球狀或 板狀使用等等。本發(fā)明利用選用的納米材料制得的催化劑，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)等特性，在 常溫下能夠作為一種有效的甲醛吸附劑材料，達(dá)到常溫條件下對(duì)甲醛的消除，同時(shí)利用負(fù) 載型納米金屬銀催化劑在適當(dāng)溫度下(30-100°C)通過催化燃燒的條件將甲醛轉(zhuǎn)化為無(wú)害 的二氧化碳和水。本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明的催化劑原料價(jià)廉易得，制備方法簡(jiǎn)單，并且可 以有效的清除空氣中的有機(jī)揮發(fā)性污染物_甲醛。本發(fā)明的催化劑在室溫條件下可以有效 吸附大量的甲醛，并通過低溫催化氧化技術(shù)可以將吸附的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的CO2和吐0， 無(wú)其他副產(chǎn)物，無(wú)二次污染。催化劑使用溫度為30-100°C，是節(jié)能催化劑。同時(shí)本催化劑其 催化活性高于錳、鈷氧化物或稀土復(fù)合氧化物的催化劑。與鉬、銠、鈀等貴金屬催化劑相比 其價(jià)格低、資源相對(duì)豐富，并且該催化劑的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單、成本低，因此可行度高。


附圖是不同納米金屬銀負(fù)載型催化劑對(duì)甲醛的程序升溫脫附曲線對(duì)比圖。圖中橫坐標(biāo)是溫度(°C )，縱坐標(biāo)是甲醛脫附濃度相對(duì)強(qiáng)度；1MCM-41 ；2SBA—15 ；3A1203 ；4Si02 ；5Ti02 ；6NaY。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和

詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1高比表面積納米材料MCM-41負(fù)載金屬銀的制備將0. 0158g硝酸銀加入4. 5ml去 離子水中，攪拌使其充分溶解。lgMCM-41邊攪拌邊加入到上述硝酸銀溶液中，繼續(xù)攪拌。停 IOmin后繼續(xù)攪拌。樣品室溫干燥過夜后60°C烘干處理12h，得到lwt. % Ag/MCM-41樣品。 將烘干后的催化劑過篩為20-40目大小顆粒備用。催化劑的活性評(píng)價(jià)在直管式固定床連續(xù)流動(dòng)微分反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器為內(nèi)徑 8mm的直石英反應(yīng)管，催化劑裝填量為200-500mg，甲醛氣體由甲醛氣體發(fā)生器產(chǎn)生。氣 體體積組成氧氣10-20%，氬氣80-90%，甲醛控制濃度為100-500ppm，反應(yīng)空速為 20000-50000/ho對(duì)于高于GB/T18883-2002甲醛濃度500倍以上本催化劑能在2小時(shí)以內(nèi) 吸附完全，反應(yīng)20min后產(chǎn)物氣體中的甲醛經(jīng)配有FID檢測(cè)器的GC-7890II氣相色譜儀在 線分析。在100°C以下甲醛轉(zhuǎn)化率約為90%以上。經(jīng)凈化后濃度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2按照實(shí)施例1的本發(fā)明制備方法，對(duì)于高比表面積納米材料MCM-41載體可以用 SBA-15, NaY，SiO2, Al2O3，TiO2 來(lái)代替，得到含 Iwt. %銀的樣品。對(duì)于高于GB/T18883-2002標(biāo)準(zhǔn)500倍以上的甲醛濃度，本催化劑能在室溫下2小 時(shí)以內(nèi)吸附完全。反應(yīng)20min后產(chǎn)物氣體中的甲醛經(jīng)配有FID檢測(cè)器的GC-7890II氣相色 譜儀在線分析。在100°C以下甲醛轉(zhuǎn)化率約為80%以上。經(jīng)凈化后濃度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3按照實(shí)施例1的本發(fā)明制備方法，負(fù)載型納米金屬銀催化劑的制備還可將 0. 0158g硝酸銀加入4. 5ml去離子水中，攪拌使其充分溶解。Ig載體如MCM-41邊攪拌邊加 入到上述硝酸銀溶液中，停30min后繼續(xù)攪拌。樣品室溫干燥過夜后100°C烘干處理24h， 得到lwt. % Ag/MCM-41樣品。將烘干后的催化劑過篩為20-40目大小顆粒備用。催化劑的活性評(píng)價(jià)在直管式固定床連續(xù)流動(dòng)微分反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器為內(nèi) 徑8mm的直石英反應(yīng)管，催化劑裝填量為200mg，甲醛氣體由甲醛氣體發(fā)生器產(chǎn)生。氣 體體積組成氧氣10-20%，氬氣80-90%，甲醛控制濃度為100-500ppm，反應(yīng)空速為 20000-50000/ho對(duì)于高于GB/T18883-2002甲醛濃度500倍以上本催化劑能在2小時(shí)以內(nèi) 吸附完全，反應(yīng)20min后產(chǎn)物氣體中的甲醛經(jīng)配有FID檢測(cè)器的GC-7890II氣相色譜儀在 線分析。在100°C以下甲醛轉(zhuǎn)化率約為85%以上。經(jīng)凈化后濃度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。表1不同載體的孔結(jié)構(gòu)性能圖
權(quán)利要求
一種具有吸附 低溫催化雙功能的負(fù)載型納米金屬銀催化劑，其特征在于，納米金屬銀負(fù)載型催化劑的載體是MCM 41、SBA 15、NaY、SiO2、A12O3、TiO2中至少一種，活性組分是納米金屬銀；
2.權(quán)利要求1所述的負(fù)載型納米金屬銀催化劑制備方法，其特征在于如下步驟，(1)測(cè)量不同載體的等體積的水吸附體積；(2)按照金屬負(fù)載量稱取相應(yīng)硝酸銀溶解于載體單位吸水量的水中；充分?jǐn)嚢?，完?溶解；所述的負(fù)載型納米金屬銀催化劑的金屬銀負(fù)載量，金屬元素重量百分比為1-16% ；(3)將所需載體量攪拌、溶解在上述(2)得到原液中，靜置10-30min后繼續(xù)攪拌得到樣Pm ；(4)將上述(3)得到的樣品放在室溫下干燥，過夜；(5)將上述⑷得到的樣品放在烘箱中60-100°C中保持12-24h；(6)將上述(5)得到的樣品放在500-800°C下煅燒，保持2-5h； 上述納米金屬銀負(fù)載型催化劑的制備在避光的條件下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述負(fù)載型納米金屬銀催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的催化劑 在常溫下能夠作為一種有效的甲醛吸附劑材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述負(fù)載型納米金屬銀催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的催化劑 在30-100°C下能將甲醛催化氧化為無(wú)害的二氧化碳和水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有吸附-低溫催化雙功能的負(fù)載型納米金屬銀催化劑、制備方法及其應(yīng)用。該催化劑以高比表面積納米材料為載體，利用簡(jiǎn)單易行的等體積浸漬法制備這種納米金屬銀負(fù)載型催化劑。該催化劑的特征還在于在室溫條件下可以有效吸附大量的甲醛，并通過低溫催化氧化技術(shù)可以將吸附的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的CO2和H2O，無(wú)其他副產(chǎn)物，無(wú)二次污染，是一種高效、節(jié)能催化劑。同時(shí)本催化劑成本低，其催化活性高于錳、鈷氧化物或稀土復(fù)合氧化物的催化劑。與鉑、銠、鈀等貴金屬催化劑相比其價(jià)格低、資源相對(duì)豐富，該催化劑的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單、成本低，因此有很好的應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J29/74GK101898149SQ20101024137
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月31日
發(fā)明者張薇薇, 曲振平, 李新勇, 梁春霞, 陳丹 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)