[发明专利]形成用于甲醛分解的基于卑金属氧化物的蜂窝催化剂的方法和由此形成的制品

说明书

本申请涉及用于甲醛分解的基于卑金属氧化物的蜂窝催化剂的方法和由此形成的制品。形成基于BMO的蜂窝催化剂的方法包括将至少一种卑金属氧化物(BMO)盐溶解在水中以形成BMO前体溶液，和用BMO前体溶液浸渍多孔填充剂材料形成经富集的填充剂材料。经富集的填充剂材料与粘合剂材料、成孔剂材料、塑化剂材料、润滑剂材料、液体分散剂混合，形成挤出糊料，所述挤出糊料经过挤出形成生坯蜂窝体。生坯蜂窝体经过干燥形成干燥的蜂窝体，和对干燥的蜂窝体进行烧制形成基于BMO的蜂窝催化剂，所述基于BMO的蜂窝催化剂具有：基质材料、基质材料中的孔、多个嵌入在基质材料中的嵌入式BMO纳米颗粒和多个暴露于孔的暴露式BMO纳米颗粒，且累积清洁质量等于或大于4.0克。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年01月22日提交的美国临时申请序列第62/620,029号的优先权，其全文通过引用结合入本文，如下所详述。

技术领域

本说明书一般地涉及形成蜂窝催化剂的方法，更具体地，涉及形成用于甲醛的室温分解的基于卑金属氧化物(base metal oxide)的蜂窝催化剂制品的方法。

背景技术

甲醛(HCHO)是从家具和室内装潢材料(例如，油漆、墙纸、塑料地板材料、合成纤维毯、门和窗)散发出来的最常见的室内气态污染物之一。暴露于甲醛会导致眼睛、鼻子、或喉咙发炎，哮喘和咳嗽，疲劳，皮疹，在提升的浓度下发生严重的过敏反应。

发明内容

已经开发了用于甲醛的室温催化分解的支撑在堇青石蜂窝基材上的卑金属氧化物(BMO)催化剂。堇青石蜂窝基材利用高孔隙度(例如，≥65％)和活性MnOx-CeO₂-Ag催化剂材料，在室温下分解甲醛(HCHO)。但是，堇青石蜂窝基材是无活性的(即，非催化性的)，其比由其支撑的催化剂材料更为昂贵。因此，由于非活性的蜂窝基材，可能导致采用堇青石蜂窝基材去除HCHO的成本是成本过高的。

制造高孔隙度堇青石蜂窝基材的较高成本很大程度上可归结于小心地控制用于形成堇青石蜂窝基材的挤出糊料的配方，以及对于符合目标汽车应用的严格产品属性所需的后续受控干燥和高温烧制(约1400℃)。

在一个实施方式中，形成基于BMO的蜂窝催化剂的方法包括：将至少一种卑金属氧化物(BMO)盐溶解在水中以形成BMO前体溶液，以及用BMO前体溶液浸渍多孔填充剂材料以形成经富集的填充剂材料。经富集的填充剂材料与粘合剂材料、成孔剂材料、塑化剂材料、润滑剂材料、和液体分散剂混合，以形成挤出糊料，所述挤出糊料经过挤出以形成生坯蜂窝体。生坯蜂窝体经过干燥以形成干燥的蜂窝体，以及对干燥的蜂窝体进行烧制以形成基于BMO的蜂窝催化剂，所述基于BMO的蜂窝催化剂具有：基质材料、基质材料中的孔、多个嵌入在基质材料中的嵌入式BMO纳米颗粒和多个暴露于孔的暴露式BMO纳米颗粒。基于BMO的蜂窝催化剂可展现出等于或大于4.0克的累积清洁质量。

在实施方式中，所述至少一种BMO盐包括锰和铈的硝酸盐。在此类实施方式中，嵌入式BMO纳米颗粒和暴露式BMO纳米颗粒可以是MnO_x-CeO₂的纳米颗粒。多孔填充剂可以是以下至少一种：活性炭、活性氧化铝、硅藻土和二氧化硅，以及粘合剂材料可以是以下至少一种：海泡石、膨润土粘土、勃姆石、和胶态二氧化硅。成孔剂可以是以下至少一种：聚乙二醇、聚乙烯、土豆淀粉和聚乙烯醇，以及润滑剂材料可以是以下至少一种：妥尔油和植物油。生坯蜂窝体可以在约100℃至160℃的温度干燥，以及经过干燥的蜂窝体可以在约400℃至600℃的温度烧制。在一些实施方式中，基于BMO的蜂窝催化剂浸渍BMO前体溶液，然后再次烧制，从而在孔中形成额外的暴露式BMO纳米颗粒。在其他实施方式中，经富集的填充剂材料与氢氧化物沉淀溶液混合，以形成经富集的氢氧化物填充剂，以及通过将经富集的氢氧化物填充剂与粘合剂材料、成孔剂材料、塑化剂材料、润滑剂材料、和水混合来形成挤出糊料。