本發(fā)明涉及甲醛催化凈化領(lǐng)域，具體涉及一種高效甲醛凈化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的不斷提高，人們對于空氣質(zhì)量也越來越重視。在人居建筑物以及載人車輛等相對封閉的環(huán)境中，由于建筑材料、裝修材料、家具粘合劑以及家電、辦公器材等的大量使用或通風(fēng)不暢，容易導(dǎo)致室內(nèi)甲醛氣體超標(biāo)，嚴(yán)重污染空氣，危害人們的健康。
目前，室內(nèi)空氣的凈化技術(shù)主要有臭氧處理、光催化降解、負(fù)離子處理以及吸附凈化等技術(shù)。其中，吸附凈化技術(shù)是室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域中最重要最有效的方法。
公開號為CN202315705U的中國專利文獻(xiàn)公開了一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)及微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置，該專利的核心是利用二氧化鈦催化膜進(jìn)行甲醛的處理，其缺點是二氧化鈦催化膜必須有紫外光照射，并配有相應(yīng)的進(jìn)氣箱和出氣箱，裝置比較復(fù)雜。
公開號為CN203408627U的中國專利文獻(xiàn)公開了一種多功能甲醛催化凈化裝置，該方法的特點是使用鉑、鈀等稀有金屬為催化劑，同時需要多孔催化劑載體，并且鉑、鈀等稀有金屬價格昂貴，不利于大規(guī)模推廣。
公開號為CN104338528A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種常溫甲醛催化劑的制備，該方法以沸石、海泡石、多孔活性炭材料、堇青石或自制載體為催化劑載體，以一種或幾種非貴金屬氧化物為活性組分，采用浸漬法制備甲醛催化劑，其缺點是需要多孔催化劑載體，且采用浸漬法，各種金屬氧化物難以均勻混合。
現(xiàn)有的吸附凈化技術(shù)中不僅需要負(fù)載昂貴稀有金屬，而且需要借助多孔催化劑載體，對甲醛凈化劑制備條件要求高，無法滿足人們的正常需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)成本低、混合均勻、比表面積大，無需借助多孔催化劑載體或其他材料和設(shè)備，即可直接用于甲醛凈化的凈化劑。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種高效甲醛凈化劑。具體地，所述高效甲醛凈化劑由鈰源、鋯源、強氧化劑及絡(luò)合劑絡(luò)合而成，其中，所述高效甲醛凈化劑中鈰源、鋯源、強氧化劑、絡(luò)合劑的摩爾比為2～9：1：0.5～1：0.5～3。
優(yōu)選地，所述鈰源、鋯源、強氧化劑、絡(luò)合劑的摩爾比為5～9：1：0.8～1：1～3。
優(yōu)選地，所述鈰源為硝酸鈰、硫酸鈰、草酸鈰或三氯化二鈰中的一種。
優(yōu)選地，所述鋯源為氯氧化鋯、硫酸鋯或硝酸鋯中的一種。
優(yōu)選地，所述強氧化劑為高錳酸鉀、重鉻酸鉀、三氯化鐵、硝酸或過氧化氫中的一種。
優(yōu)選地，所述絡(luò)合劑為谷氨酸、蘋果酸、酒石酸、草酸中的一種或多種。
本發(fā)明第二方面提供了一種高效甲醛凈化劑的制備方法。具體地，所述方法包括以下步驟：
步驟一、將鈰源、鋯源和強氧化劑配制成0.01～2mol/L的混合溶液，置于300～900r/min的磁力攪拌器中攪拌1～24h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為0.01～10mol/L酸性溶液中加入攪拌后的混合溶液，并用堿性溶液調(diào)節(jié)PH至5～7.8；
步驟三、加入絡(luò)合劑，通過加入所述堿性溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2～3次，放入60～150℃的烘箱中干燥1～24h；
步驟五、在空氣、氬氣、一氧化碳或氮氣氣氛下熱處理1～24h，制得高效甲醛凈化劑。
優(yōu)選地，所述酸性溶液為鹽酸溶液、硫酸溶液、酒石酸溶液、草酸溶液、醋酸溶液或磷酸溶液中的一種。
優(yōu)選地，所述堿性溶液為氨水、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈣溶液中的一種。
優(yōu)選地，所述步驟五中加熱溫度為400～1300℃。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
1、本發(fā)明以鈰源、鋯源、強氧化劑為原材料，結(jié)合絡(luò)合劑制備而成，具有材料易于取得，生產(chǎn)工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)成本低，易于大規(guī)模生產(chǎn)的特點。
2、本發(fā)明制備的高效甲醛凈化劑，混合均勻(化學(xué)混合)，比表面積大，無需借助催化劑載體或設(shè)備可直接用于甲醛的凈化。
3、本發(fā)明制備的高效甲醛凈化劑，具有高儲氧能力和熱穩(wěn)定性，安全環(huán)保，能夠有高效去除室內(nèi)空氣中的甲醛。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
本實施例的高效甲醛凈化劑的制備方法，按以下步驟制備：
步驟一、將硫酸鈰、硝酸鋯和重鉻酸鉀按摩爾比8：1：0.9配制成1.8mol/L的混合溶液(溶劑為去離子水)，置于400r/min的磁力攪拌器中攪拌12h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為0.8mol/L硫酸溶液中加入攪拌后的混合溶液，并用氨水溶液調(diào)節(jié)PH值至6.3；
步驟三、加入摩爾比為1:1的谷氨酸和蘋果酸(絡(luò)合劑)，反應(yīng)過程中通過加入氨水溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體，其中，絡(luò)合劑與步驟一中加入硝酸鋯的摩爾比2.8：1；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌3次，放入60℃的烘箱中干燥16h；
步驟五、在氬氣氣氛下加熱至1200℃熱處理23h，制得高效甲醛凈化劑。
實施例2
本實施例的高效甲醛凈化劑的制備方法，按以下步驟制備：
步驟一、將硝酸鈰、氯氧化鋯和高錳酸鉀按摩爾比2：1：1配制成0.12mol/L的混合溶液，置于300r/min的磁力攪拌器中攪拌6h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為7mol/L酒石酸溶液中加入攪拌后的混合溶液，并氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至7.8；
步驟三、加入草酸(絡(luò)合劑)，反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鈉溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體，其中，絡(luò)合劑與步驟一中加入氯氧化鋯的摩爾比3：1；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2次，放入120℃的烘箱中干燥18h；
步驟五、在一氧化碳?xì)夥障录訜嶂?100℃熱處理21h，制得高效甲醛凈化劑。
實施例3
本實施例的高效甲醛凈化劑的制備方法，按以下步驟制備：
步驟一、將草酸鈰、硫酸鋯和三氯化鐵按摩爾比4：1：0.95配制成1.2mol/L的混合溶液，置于450r/min的磁力攪拌器中攪拌21h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為10mol/L草酸溶液中加入攪拌后的混合溶液，并用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)PH值至6.2；
步驟三、加入谷氨酸(絡(luò)合劑)，反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鉀溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體，其中，絡(luò)合劑與步驟一中加入硫酸鋯的摩爾比0.5：1；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌3次，放入150℃的烘箱中干燥12h；
步驟五、在空氣氣氛下加熱至800℃熱處理16h，制得高效甲醛凈化劑。
實施例4
本實施例的高效甲醛凈化劑的制備方法，按以下步驟制備：
步驟一、將三氯化二鈰、硫酸鋯和過氧化氫按摩爾比5：1：0.5配制成0.5mol/L的混合溶液，置于750r/min的磁力攪拌器中攪拌24h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為0.24mol/L鹽酸溶液中加入攪拌后的混合溶液，并用氫氧化鈣溶液調(diào)節(jié)PH值至6.5；
步驟三、加入摩爾比為1:1:1:1的谷氨酸、蘋果酸、酒石酸和草酸(絡(luò)合劑)，反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鈣溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體，其中，絡(luò)合劑與步驟一中加入硫酸鋯的摩爾比1.2：1；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌3次，放入140℃的烘箱中干燥24h；
步驟五、在氮氣氣氛下加熱至400℃熱處理24h，制得高效甲醛凈化劑。
實施例5
本實施例的高效甲醛凈化劑的制備方法，按以下步驟制備：
步驟一、將三氯化二鈰、氯氧化鋯和強氧化劑硝酸按摩爾比3：1：0.6配制成1mol/L的混合溶液，置于500r/min的磁力攪拌器中攪拌2h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為0.01mol/L磷酸溶液中加入攪拌后的混合溶液，并用氨水溶液調(diào)節(jié)PH值至5.8；
步驟三、加入摩爾比為1:1:1的蘋果酸、酒石酸和草酸(絡(luò)合劑)，反應(yīng)過程中通過加入氨水溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體，其中，絡(luò)合劑與步驟一中加入氯氧化鋯的摩爾比2：1；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2次，放入65℃的烘箱中干燥10h；
步驟五、在一氧化碳?xì)夥障录訜嶂?300℃熱處理3h，制得高效甲醛凈化劑。
實施例6
本實施例的高效甲醛凈化劑的制備方法，按以下步驟制備：
步驟一、將硝酸鈰、硝酸鋯和強氧化劑三氯化鐵按摩爾比6：1：0.7配制成2mol/L的混合溶液，置于700r/min的磁力攪拌器中攪拌22h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為3mol/L醋酸溶液中加入攪拌后的混合溶液，并用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至5.0；
步驟三、加入摩爾比為1:1的蘋果酸和酒石酸(絡(luò)合劑)，反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鈉溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體，其中，絡(luò)合劑與步驟一中加入硝酸鋯的摩爾比2.5：1；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2次，放入108℃的烘箱中干燥1h；
步驟五、在氮氣氣氛下加熱至600℃熱處理9h，制得高效甲醛凈化劑。
實施例7
本實施例的高效甲醛凈化劑的制備方法，按以下步驟制備：
步驟一、將硫酸鈰、氯氧化鋯和強氧化劑重鉻酸鉀按摩爾比7：1：0.55配制成0.01mol/L的混合溶液，置于600r/min的磁力攪拌器中攪拌1h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為2mol/L酸性溶液酒石酸溶液中加入攪拌后的混合溶液，并用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)PH值至5.2；
步驟三、加入摩爾比為1:1:1谷氨酸、酒石酸和草酸，反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鉀溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體，其中，絡(luò)合劑與步驟一中加入氯氧化鋯的摩爾比1.4：1；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌3次，放入90℃的烘箱中干燥8h；
步驟五、在氬氣氣氛下加熱至800℃熱處理1h，制得高效甲醛凈化劑。
實施例8
本實施例的高效甲醛凈化劑的制備方法，按以下步驟制備：
步驟一、將草酸鈰、硝酸鋯和強氧化劑高錳酸鉀按摩爾比9：1：0.8配制成1.5mol/L的混合溶液，置于900r/min的磁力攪拌器中攪拌18h，制得混合溶液；
步驟二、向濃度為6.8mol/L鹽酸溶液中加入攪拌后的混合溶液，并用氨水溶液調(diào)節(jié)PH值至5；
步驟三、加入摩爾比為1:1的蘋果酸和草酸，反應(yīng)過程中通過加入(氨水溶液控制pH值不變，靜置陳化，得到前驅(qū)體，其中，絡(luò)合劑與步驟一中加入硝酸鋯的摩爾比1.3：1；
步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2次，放入110℃的烘箱中干燥2h；
步驟五、在氬氣氣氛下加熱至950℃熱處理10h，制得高效甲醛凈化劑。
表1實施例1～8制得的高效甲醛凈化劑的粒徑平均尺寸、比表面積及甲醛凈化率。
從表1中可以看出，實施例1～8制得的高效甲醛凈化劑，晶粒平均尺寸小于46nm；比表面積大于45m2/g，具有混合均勻，比表面積大的特點。另外，實施例1～8制得的高效甲醛凈化劑甲醛凈化率達(dá)到了95％以上，明顯高于現(xiàn)有產(chǎn)品，具有較強的甲醛凈化能力。
表2實施例1～8制得的高效甲醛凈化劑儲氧量(μmol CO/g)測試結(jié)果。
從表2中可以看出，實施例1～8制得的高效甲醛凈化劑，初始樣品儲氧量均達(dá)到了980μmol CO/g以上，平均儲氧量均達(dá)到了1115μmolCO/g，顯著高于現(xiàn)有產(chǎn)品的950μmol CO/g。其次，實施例1～8制得的高效甲醛凈化劑，1000℃下焙燒8h老化后的儲氧量高于860μmolCO/g，顯著高于現(xiàn)有產(chǎn)品的780μmol CO/g，具有較高的儲氧能力和熱穩(wěn)定性。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。