本發(fā)明涉及一種用于消除環(huán)境空氣中一氧化碳的整體式凈化材料及其制備方法，屬于環(huán)境污染綜合治理技術(shù)領(lǐng)域。該凈化材料可用于環(huán)境中一氧化碳的消除。
背景技術(shù)：
環(huán)境中的一氧化碳主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車，機(jī)動(dòng)車排出的廢氣中，70%左右是一氧化碳。機(jī)動(dòng)車廢氣的排放與車速有關(guān)，車速越大，一氧化碳的排放量就越小。隨著汽車保有量的不斷上升，交通也越來(lái)越擁堵，機(jī)動(dòng)車平均通行速度也越來(lái)越慢，機(jī)動(dòng)車排放的一氧化碳也越來(lái)越多。根據(jù)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《2015年中國(guó)機(jī)動(dòng)車污染防治年報(bào)》顯示，我國(guó)已經(jīng)連續(xù)六年成為世界機(jī)動(dòng)車產(chǎn)銷第一大國(guó)。2014年，全國(guó)機(jī)動(dòng)車排放污染物4547.3萬(wàn)噸，其中一氧化碳達(dá)到3433.7萬(wàn)噸。環(huán)境中CO的存在具有很大的危害性，它可以和人體的血紅蛋白結(jié)合，削弱血紅蛋白的輸氧能力，從而損害人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。
目前最普遍使用的CO消除方法是使用三效催化劑。用于汽車尾氣的三效催化劑是常用的整體式催化劑，以貴金屬Pd、Pt、Rh為活性組分，稀土氧化物為助催化劑，堇青石為第一載體，活性氧化鋁為第二載體（活性涂層）。三效催化劑在高溫下能夠?qū)O、NOx、HC氧化還原成CO2、N2、H2O，造成無(wú)污染排放。但是常溫下三效催化劑活性差，無(wú)法對(duì)環(huán)境CO進(jìn)行凈化。而CO型5號(hào)防毒罐只能針對(duì)個(gè)人呼吸使用，且使用壽命較短，成本較高，相關(guān)技術(shù)無(wú)法運(yùn)用到環(huán)境空氣治理中。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于消除環(huán)境空氣中一氧化碳的整體式凈化材料及其制備方法和應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明催化劑的技術(shù)路線是：
一種用于消除環(huán)境空氣中一氧化碳的整體式凈化材料的制備方法，其特征在于，以Pd、Cu為活性組分，以涂覆一種含有過(guò)渡金屬元素涂層的堇青石蜂窩陶瓷為載體，具體包括如下步驟：
（1）將擬薄水鋁石、γ-Al2O3粉末、異丙醇、過(guò)渡金屬硝酸鹽加入到去離子水中，攪拌條件下加入硝酸調(diào)節(jié)pH值至3-4，繼續(xù)攪拌10-60分鐘形成漿料，將堇青石蜂窩陶瓷載體浸泡在漿料中1-15分鐘，取出后高壓氣槍吹掃，晾干，在30～80℃烘干，然后在200~800℃馬弗爐中焙燒4h；
（2）將PdCl2和CuCl2溶解在氨水溶液中，把涂覆有過(guò)渡金屬元素涂層的堇青石蜂窩陶瓷浸漬在溶液中，待溶液完全吸收后，將整體式催化劑在30～80℃烘干，然后在200~500℃焙燒2~8小時(shí)。
活性組分Pd在整體式催化劑中的含量為1.0~3.0 g/L，Cu在整體式催化劑中的含量為2.0~10 g/L。
涂層中過(guò)渡金屬元素為Fe、Co、Ni的一種或幾種，涂層負(fù)載量占在堇青石蜂窩陶瓷的質(zhì)量百分比為5~20%。
一種用于消除環(huán)境空氣中一氧化碳的整體式凈化材料，其特征在于，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。
一種用于消除環(huán)境空氣中一氧化碳的整體式凈化材料在消除環(huán)境空氣中一氧化碳的應(yīng)用。
本發(fā)明涉及的一種用于消除環(huán)境空氣中一氧化碳的整體式凈化材料及其制備方法，以Pd、Cu為活性組分，Pd在整體式催化劑中的含量為1.0~3.0 g/L，Cu在整體式催化劑中的含量為2.0~10 g/L。以涂覆一種含有過(guò)渡金屬元素涂層的堇青石蜂窩陶瓷為載體，涂層中過(guò)渡金屬元素為Fe、Co、Ni的一種或幾種。涂層負(fù)載量占在堇青石蜂窩陶瓷的質(zhì)量百分比為5~20%。具體包括如下步驟：將擬薄水鋁石、γ-Al2O3粉末、異丙醇、過(guò)渡金屬硝酸鹽加入到去離子水中，攪拌條件下加入硝酸調(diào)節(jié)pH值至3-4，繼續(xù)攪拌10-60分鐘形成漿料。將堇青石蜂窩陶瓷載體浸泡在漿料中1-15分鐘，取出后高壓氣槍吹掃，晾干，在30～80℃烘干，然后在200~800℃馬弗爐中焙燒4h。將PdCl2和CuCl2溶解在氨水溶液中，把涂覆有過(guò)渡金屬元素涂層的堇青石蜂窩陶瓷浸漬在溶液中，待溶液完全吸收后，將整體式催化劑在30～80℃烘干，然后在200~500℃焙燒2~8小時(shí)，得到一氧化碳整體式凈化材料。
本發(fā)明具有的實(shí)質(zhì)特點(diǎn)是：
凈化材料能在常溫下對(duì)環(huán)境中的CO進(jìn)行有效凈化，凈化效率高。凈化材料采用整體式蜂窩材料作為載體，機(jī)械強(qiáng)度高，滿足實(shí)際施工要求；過(guò)渡金屬元素氧化物在涂層中分布更加均勻，更好些協(xié)助活性組分催化氧化一氧化碳，進(jìn)一步提高了凈化材料的凈化性能；采用等體積浸漬法制備整體式催化劑，制備方法簡(jiǎn)單，貴金屬利用率高、用量低，便于大規(guī)模工業(yè)化使用。該凈化材料機(jī)械強(qiáng)度高、制備方法簡(jiǎn)單、貴金屬利用率高，能滿足實(shí)際施工要求。該凈化材料可用于環(huán)境中一氧化碳的消除。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
對(duì)比例
將10g γ-Al2O3粉末、40g擬薄水鋁石和1.5g異丙醇加入到50g去離子水中，攪拌條件下加入硝酸調(diào)節(jié)pH值至3-4，繼續(xù)攪拌20分鐘形成涂層材料；將堇青石蜂窩陶瓷載體浸泡在涂層材料中5分鐘，取出后高壓氣槍吹掃，晾干，在50℃烘干，然后在550℃馬弗爐中焙燒4h。
將0.52 g PdCl2和1.67 g CuCl2溶于20mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氨水中，待完全溶解后，將上述涂覆活性涂層的堇青石蜂窩陶瓷載體浸漬在溶液里，待溶液完全吸收后，將整體式催化劑在50℃烘干，最后在300℃馬弗爐中焙燒4h。其中Pd的負(fù)載量為2.5g/L，Cu的負(fù)載量為5g/L。
本對(duì)比例制備得到的整體式催化劑在常壓固定床U型反應(yīng)器（內(nèi)徑為11 mm）中進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，反應(yīng)溫度為30℃，CO濃度為30 ppm，其余為空氣，空速為24000 h-1，使用一氧化碳分析儀（Thermo，Model 48i）進(jìn)行產(chǎn)物分析，本對(duì)比例制得的整體式催化劑對(duì)CO的催化效率為87.1%。
實(shí)施例1
將10g γ-Al2O3粉末、40g擬薄水鋁石、1.5g異丙醇和5g硝酸鉍加入到50g去離子水中，攪拌條件下緩慢加入硝酸調(diào)節(jié)pH值至3-4，繼續(xù)攪拌20分鐘形成涂層材料；將堇青石蜂窩陶瓷載體浸泡在涂層材料中5分鐘，取出后高壓氣槍吹掃，晾干，在50℃烘干，然后在550℃馬弗爐中焙燒4h。其他制備步驟和測(cè)試方法同對(duì)比例。測(cè)試結(jié)果表明，本實(shí)施例制備得到的整體式催化劑對(duì)CO的催化效率為97.0%。
實(shí)施例2
將實(shí)施例1中5g硝酸鉍含量改成5g硝酸鐵，其余制備方法同實(shí)施例1。催化劑評(píng)價(jià)方法同對(duì)比例。測(cè)試結(jié)果表明，本實(shí)施例制備得到的整體式催化劑對(duì)CO的催化效率為93.4%。
實(shí)施例3
將實(shí)施例1中5g硝酸鉍含量改成5g硝酸鈷，其余制備方法同實(shí)施例1。催化劑評(píng)價(jià)方法同對(duì)比例。測(cè)試結(jié)果表明，本實(shí)施例制備得到的整體式催化劑對(duì)CO的催化效率為98.4%。