一种甲醛低温催化氧化用催化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种甲醛低温催化氧化用催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们对室内装潢过分追求，以及大量的人工装潢材料的使用，密闭室内会持续挥发并保持一定浓度的甲醛，对人体健康造成严重的威胁。并且由于甲醛往往被包裹在致密装潢材料的内部，因此，甲醛的挥发会持续十多年以上，因此，有效除去室内空气的甲醛一直倍受关注。

消除甲醛方法最简单方法可以使用具有物理吸附的多孔材料来吸附甲醛，但是由于材料容量有限，去除效率不是很好，并且还会脱附形成二次污染。而催化氧化法可将甲醛在温和的反应条件下将甲醛完全氧化为对人体无害的H

自上世纪末以来，国内外开展了大量的关于室内甲醛催化氧化反应以及催化体系的工作。其中，商业化催化剂的活性组分一般为贵金属(Pt、Au和Pd)，其昂贵的价格限制了其普遍推广。Co

CuO催化剂价格低廉，性能稳定，在CO氧化，甲醇水蒸气重整制氢等氧化反应中体现出较高的催化活性，但是在CO氧化反应中，大多均采用的纯氧化态催化剂，铜状态是以二价状态存在，因此反应温度还是偏高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种反应温度不高，反应活性高的甲醛低温催化氧化用催化剂及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种甲醛低温催化氧化用催化剂，该催化剂包括CuO

进一步地，所述的Cu与C的摩尔比为3.0:97.0。

进一步地，所述的Cu与C的摩尔比为7.0:93.0。

进一步地，所述的Cu与C的摩尔比为11.0:89.0。

进一步地，所述的Cu与C的摩尔比为15.0:85.0。

一种如上所述的甲醛低温催化氧化用催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)按摩尔比，将Cu(NO

(2)将反应液升温后，继续搅拌至液体蒸干，得到催化剂；

(3)将催化剂干燥、在N

由于将铜组分负载在活性炭表面，在惰性气氛N

进一步地，步骤(1)中所述搅拌的转速为320-380r/min，时间为1-3h；步骤(2)中所述升温的温度为58-63℃。

进一步地，步骤(3)中所述干燥的温度为110-125℃，时间为8-16h；所述焙烧的温度为600-700℃，时间为1.5-2.5h。

一种如上所述的甲醛低温催化氧化用催化剂的应用，该催化剂应用在甲醛的低温催化氧化中。

进一步地，该催化剂在催化氧化前，需要在N

该催化剂在惰性气氛N

与现有技术相比，本发明采用的Cu/C催化剂在600℃左右，N

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种甲醛低温催化氧化用催化剂，采取浸渍法，即首先将硝酸铜溶液浸渍活性炭，然后在N

将7.5g Cu(NO

将上述实施例所得的用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂A破碎并筛出20-40目备用。

用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂A的活性测试在微型石英管固定床反应器中进行，将0.5g用于室内HCHO催化氧化的催化剂A(40-60目)与等体积的石英砂混合后固定到反应管(内径6mm)的中间段，在N

从上表中可以看出该催化剂至少在90℃时表现出一定的HCHO催化氧化活性，并且在130℃时HCHO完全催化氧化，并且CO

实施例2

一种甲醛低温催化氧化用催化剂，采取浸渍法，即首先将硝酸铜溶液浸渍活性炭，然后在N

将18.2g Cu(NO

将上述实施例所得的用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂B破碎并筛出20-40目备用。

用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂B的活性测试在微型石英管固定床反应器中进行，将0.5g用于室内HCHO催化氧化的催化剂B(40-60目)与等体积的石英砂混合后固定到反应管(内径6mm)的中间段，在N

从上表中可以看出该催化剂120℃时HCHO完全催化氧化，并且CO

将本实施例所得的用于室内HCHO催化氧化的催化剂B进行动力学活性评价，把微型石英管置于120℃的反应炉里并且保持反应温度不变，其对应不同时间的HCHO的转化率和CO

经过65小时连续运转没有发现活性降低。

实施例3

一种甲醛低温催化氧化用催化剂，采取浸渍法，即首先将硝酸铜溶液浸渍活性炭，然后在N

将30.0g Cu(NO

将上述实施例所得的用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂C破碎并筛出20-40目备用。

用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂C的活性测试在微型石英管固定床反应器中进行，将0.5g用于室内HCHO催化氧化的催化剂C(40-60目)与等体积的石英砂混合后固定到反应管(内径6mm)的中间段，在N

实施例4

一种甲醛低温催化氧化用催化剂，采取浸渍法，即首先将硝酸铜溶液浸渍活性炭，然后在N

将42.8g Cu(NO

将上述实施例所得的用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂D破碎并筛出20-40目备用。

用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂D的活性测试在微型石英管固定床反应器中进行，将0.5g用于室内HCHO催化氧化的催化剂D(40-60目)与等体积的石英砂混合后固定到反应管(内径6mm)的中间段，在N

综上所述，采用CuO

对比例1

一种甲醛低温催化氧化用催化剂，采取浸渍法，即首先将硝酸铜溶液浸渍活性炭，然后在N

将86.3g Cu(NO

将上述实施例所得的用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂E破碎并筛出20-40目备用。

用于HCHO温和条件下催化氧化的催化剂E的活性测试在微型石英管固定床反应器中进行，将0.5g用于室内HCHO催化氧化的催化剂E(40-60目)与等体积的石英砂混合后固定到反应管(内径6mm)的中间段，在N

通过对比例可以看出，当铜含量过大，催化剂的活性显著降低，温度为200℃，甲醛的转化率才接近100％，并且CO的含量略微偏高。通过对催化剂的表征发现，当铜含量过高，铜完全包裹住了活性炭，导致催化剂在600℃，氮气氛下得不到充分的还原，并且氧化铜颗粒聚集严重，因此仅体现出氧化铜的催化性能，不能体现出活性炭的作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。