[发明专利]用于分解甲醛的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于分解甲醛的催化剂及其制备方法与应用。所述制备方法包括：使包含1，4‑二氰基苯和有机酸的第一混合反应体系于20～200℃发生聚合反应0.2～3.0h，获得第一固形物；将所述第一固形物与碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液充分接触反应，获得共价三嗪骨架；以及，使包含钌配合物、所述共价三嗪骨架和溶剂的第二混合反应体系于20～100℃反应1～24h，获得用于分解甲醛的催化剂，其中所述钌配合物包括二氯(p‑甲基异丙苯)钌(II)二聚体。本发明制备的用于分解甲醛的催化剂可以实现常温下甲醛的清除，其产物为二氧化碳和氢气，且可以同时去除水中和空气中的甲醛分子。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用于分解甲醛的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

甲醛是一种无色气体，有强烈的刺激性气味，易溶于水和乙醇，是具有刺激气味的无色液体，有毒，具有挥发性。甲醛的存在对我们来说是一把双刃剑，一方面甲醛在生活中受到广泛应用，例如实验室内用甲醛做氧化剂，用福尔马林浸泡标本以保存等。但需要注意的是，甲醛对环境及人的健康危害是不容忽视的，作为室内装修的添加物和废气废水的排放物，甲醛成为一种常见的致癌物质。目前主要通过物理吸附法和化学催化氧化法去除甲醛。物理吸附剂有活性炭等，但是这些吸附剂的吸附能力有限，大大限制了其发展。当前化学催化氧化法可以通过催化剂将甲醛直接氧化为CO₂，理论上更为直接有效。然而，这些化学催化剂需要较高的工作温度，极大的妨碍了其实际应用。因此，开发常温下去除甲醛的新技术十分紧迫。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于分解甲醛的催化剂及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种用于分解甲醛的催化剂的制备方法，其包括：

使包含1，4-二氰基苯和有机酸的第一混合反应体系于20～200℃发生聚合反应0.2～3.0h，获得第一固形物；

将所述第一固形物与碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液充分接触反应，获得共价三嗪骨架；

以及，使包含钌配合物、所述共价三嗪骨架和溶剂的第二混合反应体系于20～100℃反应1～24h，获得用于分解甲醛的催化剂，其中所述钌配合物包括二氯(p-甲基异丙苯)钌(II)二聚体(记为[Ru(p-Cymene)Cl₂]₂)。

本发明实施例还提供了由前述方法制备的用于分解甲醛的催化剂，所述催化剂包括多孔载体，以及负载于所述多孔载体表面的作为活性组分的金属配合物，所述多孔载体包括共价三嗪骨架，所述金属配合物包括钌配合物。

本发明实施例还提供了前述的用于分解甲醛的催化剂于催化分解甲醛中的用途。

本发明实施例还提供了一种催化分解甲醛的方法，其包括：

提供前述的用于分解甲醛的催化剂；

使包含甲醛、水和所述催化剂的第三混合反应体系于10～90℃发生反应，获得二氧化碳和氢气。

本发明实施例还提供了一种甲醛净化装置，包括反应装置，所述反应装置至少用于容纳包含甲醛和水的液相体系和/或气相体系，所述反应装置中设置有如前述的用于分解甲醛的催化剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明制备的用于分解甲醛的催化剂可以实现常温下甲醛的清除；

(2)本发明制备的用于分解甲醛的催化剂催化分解甲醛的产物为二氧化碳和氢气，催化活性高，且Ru元素的利用率达到100％；同时催化分解甲醛的产物中不含甲醇，无有害物质产生；

(3)本发明制备的用于分解甲醛的催化剂同时可以去除水中和空气中的甲醛分子。