一種吸附催化劑及其制備方法和應用和一種空氣凈化方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種吸附催化劑的制備方法以及由該方法得到的吸附催化劑，和一種 本發明的吸附催化劑在凈化含氣態污染物的空氣中的應用，以及一種空氣凈化方法及其在 具有空氣凈化功能的家用電器中的應用。
【背景技術】
[0002] 封閉空間如室內、車內環境受外界環境影響以及空間內部產生一定濃度的氣態污 染物。隨著物質生活水平的逐步提高，尤其是近年來空氣細顆粒物的爆發，氣態污染物的危 害得到了極大關注，以甲醛、臭氧、一氧化碳和TVOCs等為代表的氣態污染物是封閉空間內 最為常見的污染物質，長時間暴露于低濃度的上述氣態污染物會對人體造成長期或者短期 傷害，甚至引起疾病。因此對封閉空間內的氣態污染物的治理勢在必行。
[0003] 目前，封閉空間氣態污染物去除技術方興未艾。去除氣態污染物的方法主要有吸 附法和催化凈化法。由于氣態污染物在吸附劑上的吸附容量容易飽和，因此不及時處理吸 附劑可能會造成二次污染，對環境和人體造成更大傷害。催化凈化法是降解上述氣態污染 物的有效方法。通常氣態污染物在較低溫度下轉化為水和二氧化碳等小分子無毒物質。
[0004] 目前的制備方法往往采用金屬蜂窩與無機材料涂覆高溫燒結的方式制備，從而導 致用于催化凈化法的整體式催化劑存在著諸多的問題，如載體與催化劑活性組分結合強度 低問題，即無機材料與金屬蜂窩材質的不相容性，導致無機材料容易剝離，熱穩定性低以及 機械強度低；另外還存在著風阻大、氣態污染物在催化劑活性組分的傳質過程差的問題，由 此導致催化劑的壽命短以及催化活性差。如CN103877994A采用Fe-Cr-Al為惰性載體，以 Θ -氧化鋁、氧化鈰和貴金屬為粘結層及活性組分制備催化劑，但是顯然以金屬材料和無機 氧化物材料之間的結合強度低，導致催化劑熱穩定性及機械穩定性差。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于針對現有技術吸附催化劑對氣態污染物催化氧化中存在的不 足，提出了一種吸附催化劑及其制備方法。
[0006] 根據本發明的第一方面，本發明提供了一種吸附催化劑的制備方法，該方法包 括：
[0007] (1)將能夠將氣態污染物氧化的催化活性組分源分散在熔融的金屬鋁液中，得到 涂料；
[0008] (2)將所述涂料浸漬規整結構載體，然后冷卻。
[0009] 根據本發明的第二方面，本發明提供了按照本發明所述的制備方法制備得到的吸 附催化劑。
[0010] 根據本發明的第三方面，本發明提供了本發明所述的吸附催化劑在凈化含氣態污 染物的空氣中的應用。
[0011] 根據本發明的第四方面，本發明提供了一種空氣凈化方法，該方法包括：
[0012] (1)除去待凈化空氣中的顆粒物；
[0013] (2)在加熱條件下，將去除顆粒物的空氣與吸附催化劑接觸；
[0014] (3)可選的，將與吸附催化劑接觸后的空氣進行加濕；其中，所述吸附催化劑為本 發明所述的吸附催化劑。
[0015] 根據本發明的第五方面，本發明提供了本發明的空氣凈化方法在具有空氣凈化功 能的家用電器中的應用。
[0016] 按照本發明的方法得到的吸附催化劑結合強度高、風阻小、熱穩定性高、機械穩定 性高且催化活性強。
[0017] 本發明的空氣凈化方法，能夠在較高的凈化溫度下操作，由此有效提高了凈化率。
[0018] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0019] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0020] 如前所述，本發明提供了一種吸附催化劑的制備方法，該方法包括：
[0021] (1)將能夠將氣態污染物氧化的催化活性組分源分散在熔融的金屬鋁液中，得到 涂料；
[0022] (2)將所述涂料浸漬規整結構載體，然后冷卻。
[0023] 根據本發明的方法，冷卻的方法無特殊要求，可以自然冷卻或者置于低溫中迅速 冷卻。
[0024] 根據本發明的方法，優選熔融的金屬鋁液的溫度為660_800°C。
[0025] 根據本發明的方法，優選熔融的金屬鋁液按如下步驟制備：將金屬鋁源在高于鋁 熔點O-KKTC的溫度下進行加熱熔融。
[0026] 根據本發明的方法，金屬鋁源的種類可選范圍較寬，優選金屬鋁源為鋁粉、鋁條和 鋁片中的一種或多種。
[0027] 根據本發明的方法，優選所述能夠將氣態污染物氧化的催化活性組分源為過渡金 屬氧化物和/或貴金屬，且在熔融的金屬鋁液溫度下不發生化學變化。
[0028] 根據本發明的方法，所述過渡金屬氧化物的種類的可選范圍較寬，本領域常規使 用的過渡金屬氧化物均可以用于本發明，針對本發明，優選所述過渡金屬氧化物為CuO、NiO 和Co3O4中的一種或多種，更優選為Co 304。
[0029] 根據本發明的方法，所述貴金屬的種類的可選范圍較寬，本領域常規使用的貴金 屬均可用于本發明，針對本發明，優選所述貴金屬為Pt、Pd、Ru、Rh、Au和Ag中的一種或多 種，更優選為Au。
[0030] 根據本發明的方法，優選所述能夠將氣態污染物氧化的催化活性組分源為過渡金 屬氧化物和貴金屬的混合物，貴金屬與過渡金屬氧化物的質量比為（〇. 01-5) : 100,優選為 (0· 5-2):100〇
[0031] 根據本發明的方法，優選所述能夠將氣態污染物氧化的催化活性組分源與熔融的 金屬鋁液的質量比為（0. 01-10): 100,優選為（1-8): 100。由此可以提高吸附催化劑的結合 強度。
[0032] 根據本發明的方法，優選涂料的用量使得冷卻后涂層的厚度為0. 1-500 μπι，優選 為 1-50 μ m。
[0033] 根據本發明的方法，本發明對所述規整結構載體的性質無特殊要求，優選所述規 整結構載體在所述熔融的金屬鋁液溫度下不發生物理變化或化學變化，更優選所述規整結 構載體的熔點高于熔融的金屬鋁液溫度，進一步優選所述規整結構載體為多孔金屬材料， 例如為Fe-Cr-Al合金、Fe-Ni-Cr合金、Ni-Cr合金、Ni-Fe合金、Fe和Cu中的一種或多種， 優選為Fe-Cr-Al合金。
[0034] 根據本發明的方法，優選所述規整結構載體的通孔率為80% -99%，優選為 85 % -99 %，進一步優選為 95 % -99 %。
[0035] 根據本發明的方法，優選所述規整結構載體上的孔的孔徑為0. 01-lcm，優選為 0. 05-0. 3cm〇
[0036] 根據本發明的一種優選實施方式，優選所述規整結構載體的通孔率為 80% -99 %，優選為85 % -99 %，進一步優選為95 % -99% ;優選所述規整結構載體上的孔 的孔徑為〇· 01-lcm，優選為0· 05-0. 3cm。
[0037] 根據本發明的方法，優選所述規整結構載體的橫截面的孔結構為圓形、方形和三 角形結構中的一種或多種，優選為圓形和/或方形，更優選為方形。
[0038] 本發明提供了按照本發明所述的制備方法制備得到的吸附催化劑。
[0039] 根據本發明的吸附催化劑，優選所述吸附催化劑經過IkW超聲振動Ih測試，質量 損失為〇_5%。
[0040] 本發明的吸附催化劑具有極好的熱穩定性和機械穩定性，因此吸附催化劑能夠在 高溫下操作，由此能夠提高吸附催化效率。
[0041] 本發明中，以金屬Al為粘結層，將催化活性組分與規整結構載體粘結在一起，所 得吸附催化劑具有高溫穩定性以及高機械穩定性。
[0042] 本發明的優選實施方式中，以多孔規整結構載體為載體，利用多孔結構增加了氣 態污染物在多孔催化劑孔道的反應時間，從而提高了吸附催化劑催化凈化氣態污染物的效 率。且開放的多孔結構具有壓降小的特性，保證了吸附催化劑的催化性能及應用性能。
[0043] 本發明的優選實施方式，利用熔融Al為粘結層浸漬冷凝，含催化劑Al層在多孔金 屬載體表面分布均勻，無堵孔現象；且與其他方法相比，制備方式簡單，操作成本降低，可以 實現規模化生產。
[0044] 本發明提供了本發明所述的吸附催化劑在凈化含氣態污染物的空氣中的應用。
[0045] 根據本發明的應用，優選所述氣態污染物包括臭氧、甲醛、一氧化碳、VOCs和 SVOCs中的一種或多種。
[0046] 如前所述，本發明提供了一種空氣凈化方法，該方法包括：
[0047] (1)除去待凈化空氣中的顆粒物；
[0048] (2)在加熱條件下，將去除顆粒物的空氣與吸附催化劑接觸；
[0049] (3)可選的，將與吸附催化劑接觸后的空氣進行加濕；其中，所述吸附催化劑為本 發明所述的吸附催化劑。
[0050] 根據本發明的方法，優選步驟（2)中所述接觸的溫度為25-250°C。
[0051] 本發明的空氣凈化方法，能夠在較高的凈化溫度下操作，由此有效提高了凈化率。
[0052] 本發明提供了本發明的空氣凈化方法在具有空氣凈化功能的家用電器中的應用。