[发明专利]一种用于甲醛净化的分子筛型催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体地说，涉及一种用于净化室内空气中主要污染物甲醛的催化剂及其制备方法。

背景技术

甲醛作为室内典型污染物之一，给人们身体健康造成了极大的危害。即使在0.1mg/m³的低浓度下仍能对人体造成较大危害。据报道，我国新修住宅70％以上甲醛浓度超标。随着人们环保意识的提高，室内甲醛污染愈发引起人们的关注。因此，研究甲醛净化技术来有效消除室内甲醛污染已成为改善人们生活环境的迫切任务。

催化燃烧法是一种很有应用前景的甲醛脱除技术，具有消除温度低、能耗低、效率髙、无二次污染和适用范围广等优点。但是在实际应用场合，特别是在居室内空气中甲醛净化的应用上，由于甲醛的浓度很低(通常为ppm级)，整个催化反应过程受甲醛的传递影响较大。基于此，各种具有富集功能的甲醛催化净化催化剂被开发出来。如CN10373648中提到了一种室温条件下甲醛净化的负载型类整体式催化剂，该催化剂由贵金属(如Pt)和具有甲醛富集作用的类整体式TiO₂纳米管阵列载体组成，具有温和条件下催化净化甲醛的性能，但催化剂制备过程复杂，成本较高。Shi等(Chemical Engineering Journal 200-202(2012)729-737)研究也表明具有吸附存储作用的催化剂能够有效提升甲醛的室温催化氧化性能。Chen等(Catalysis Today 258(2015)56-63)报道了以具有吸附储存功能的ZSM-5分子筛为载体和Pt为活性组分的甲醛净化催化剂。虽然吸附储存功能在甲醛催化净化催化剂开发中已获得认可和应用，但所报道的这些催化剂依然存在甲醛吸附储存容量低、贵金属用量高、长期运行稳定性差和甲醛催化净化效率低等问题。

发明内容

提高负载型贵金属催化剂载体的甲醛吸附储存能力，是实现温和条件下高效催化净化甲醛的一种有效方式。为了克服以上传统催化存在的问题和寻求更高性能的催化净化甲醛的催化剂，本发明提供了一种用于高效甲醛净化的分子筛型催化剂及其制备方法。所提供的催化剂具有制备方法简单、贵金属用量低和在室温条件下就可将甲醛完全催化转化为二氧化碳和水，并且可长时间稳定操作。

为了实现上述技术目的，本发明的技术解决方案为：

一种用于甲醛净化的分子筛型催化剂，所述催化剂由ZSM-5型分子筛载体、贵金属活性组分和碱金属溶液组成；以催化剂的重量为100％计，碱金属的质量分数为0.1％～10％，贵金属的质量百分比为0.01％～2.0％。多孔性无机氧化物载体是ZSM-5型分子筛，其它具有甲醛吸附存储功能的分子筛亦可选用；催化剂贵金属组分为铂、钯、金、银中至少一种，上述贵金属组分是该贵金属或该贵金属的氧化物或该金属任何一种无机盐的形式而不改变其活性；助剂组分是碱金属钠、钾中至少一种，上述助剂组分是该碱金属或该碱金属的氧化物或该金属任何一种无机盐的形式而不改变其助催化作用。

上述用于甲醛净化的分子筛型催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将ZSM-5型分子筛载体搅拌分散在碱金属溶液中；(2)加入贵金属盐溶液；(3)搅拌蒸发、干燥和H₂气氛中煅烧得到分子筛型催化剂。

作为优选的，在上述制备方法中，步骤(1)中碱金属溶液浓度为0.01～1mol/L；步骤(3)中搅拌蒸发温度为40～90℃、干燥温度为90～120℃、氢气气氛煅烧温度为200～600℃。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

在室温条件下，将NaOH固体溶于去离子水中，配制成0.1M的NaOH溶液。按最终产品碱金属Na的质量分数为4％、贵金属Pt质量分数为0.2％的比例，将ZSM-5粉末倒入并充分分散在此溶液中。最后加入H₂PtCl₄溶液，搅拌一段时间后，在80℃搅拌蒸发除去水分、80℃干燥6小时、H₂气氛400℃煅烧得到最终产品。

对比例1

按最终产品贵金属Pt质量分数为0.2％的比例，将ZSM-5粉末倒入并充分分散在H₂PtCl₄溶液，搅拌一段时间后，在80℃搅拌蒸发除去水分、80℃干燥6小时、H₂气氛400℃煅烧得到最终产品。

实施例2