专利名称：用于分解有害物质的碳催化剂、有害物质分解材料以及分解有害物质的方法涉及使用诸如钼的贵金属催化剂的方法、涉及使用通过活化处理增加其比表面积的活性炭的方法、或者涉及使用光催化剂的方法通常可作为去除醛的方法。具体来说，例如，专利文献I描述了利用载有钼的活性炭分解和去除醛类的方法。现有技术文献 专利文献[专利文献 1]JP 2008_55425A
本发明要解决的问题然而，所述贵金属催化剂并不总是优选作为通用的催化剂，因为诸如钼的贵金属价格昂贵，并且在储存方面受限。因为需要活化处理，所以具有大的比表面积的活性炭的使用不可避免地会导致繁重的操作。此外，由于活性炭通过吸附去除醛类，当反复使用所述活性炭时，需要再生所述活性炭的处理。而光催化剂涉及这样一种限制，即所述光催化剂在没有光源存在的环境下不发挥作用。针对以上所述问题做出了本发明，本发明的目的是提供有效分解有害物质如醛类的用于分解有害物质的碳催化剂、有害物质分解材料以及分解有害物质的方法。解决问题的手段根据用于解决所述问题的本发明的实施方案，用于分解有害物质的碳催化剂的特征在于具有分解所述有害物质的催化活性。根据本发明，提供了有效分解有害物质如醛类的用于分解有害物质的碳催化剂。 此外，所述有害物质可以是恶臭物质。另外，所述有害物质可以是挥发性有机化合物。具体来说，所述挥发性有机化合物可以是醛类及其氧化物。另外，所述恶臭物质可以是硫化合物。此外，用于分解有害物质的所述碳催化剂可以是通过碳化含有机物质和金属的原料而获得的碳催化剂。在此情况下，所述原料可以进一步含有碳材料。另外，在任何所述情况下，所述金属可以是过渡金属。根据用于解决所述问题的本发明的实施方案的有害物质分解材料的特征在于包括任何一种用于分解有害物质的所述碳催化剂。根据本发明，提供了有效分解有害物质如醛类的有害物质分解材料。根据用于解决所述问题的本发明的实施方案分解有害物质的方法的特征在于包括利用任何一种用于分解有害物质的所述碳催化剂或利用所述有害物质分解材料来分解所述有害物质。根据本发明，提供了分解有害物质的方法，利用所述方法，有害物质如醛类被有效分解。发明效果根据本发明，提供了有效分解有害物质如醛类的用于分解有害物质的碳催化剂、有害物质分解材料以及分解有害物质的方法。图I所示为举例说明在本发明实施方案中醛分解试验结果的实例。图2所示为举例说明在本发明实施方案中醛分解重复试验结果的实例。图3所示为举例说明在本发明实施方案中在光遮蔽下醛分解试验结果的实例。 图4所示为举例说明在本发明实施方案中硫化合物分解试验结果的实例。图5所示为举例说明在本发明实施方案中福尔马林分解试验结果的实例。
S卩，所述催化剂是具有分解例如醛类及其氧化物的催化活性的碳催化剂。更具体地说，所述催化剂是具有分解例如一种或两种或多种选自甲醛、乙醛、甲酸和乙酸的物质的催化活性的碳催化剂。此外，所述催化剂也是具有分解例如硫化合物的催化活性的碳催化剂。更具体地说，所述催化剂是具有分解例如一种或两种或多种选自硫化氢、甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚和二甲二硫的物质的催化活性的碳催化剂。应当指出的是，所述催化剂可以是基本上不吸附如醛类等有害物质的碳催化剂。即，所述催化剂通过分解所述有害物质例如醛类进行纯化，而不是通过吸附而去除所述物质。例如，所述催化剂是具有分解所述有害物质例如醛类的催化活性、并且基本上不吸附所述有害物质例如醛类的碳催化剂。由于如上所述的催化剂具有分解所述有害物质例如醛类的催化活性，所以所述催化剂没有由于吸附的临界点，并且不会造成诸如再次释放所吸附物质的这一问题。
此外，所述催化剂甚至在温度相对较低的环境下也可以分解有害物质。即，所述催化剂可以在例如0° C或以上分解有害物质，例如醛类。更具体地说，例如，所述催化剂分解有害物质的温度可以是0° C或以上以及300° C或以下，可以是0° C或以上以及100° C或以下，或者可以是0° C或以上以及40° C或以下。所述催化剂可以是通过碳化含有有机物质和金属的原料而获得的碳催化剂。所述有机物质并没有特别限制，只要所述有机物质被碳化(用作碳源)，并且可以使用一种或两种或多种任意物质。S卩，例如，高分子量有机化合物(例如树脂，如热塑性树脂或热固性树脂)和低分子量有机化合物中的一种或两种可用作所述有机物质。也可以使用生物质，例如绿色废物。例如，优选地，含氮有机物质可以用作所述有机物质。所述含氮有机物质并没有特别限制，只要所述物质包含在其分子中含有氮原子的有机化合物，并且可以使用一种或两种或多种任意物质。例如，优选地，与金属配合的配体可用作所述有机物质。即，在此情况下，使用其分子中含有一种或多种配体原子的有机化合物。更具体地说，例如，可以使用在其分子中含有选自氮原子、磷原子、氧原子和硫原子的一种或两种或多种原子作为配体原子的有机化合物。例如，也可以使用在其分子中含有选自氨基、膦基、羧基和巯基的一种或两种或多种基团作为配体基团的有机化合物。具体来说，作为所述有机化合物，例如，可以使用一种或两种或多种选自以下的物质吡咯、乙烯基吡啶、咪唑、2-甲基咪唑、苯胺、聚砜、聚氨基双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰胺、聚醚、聚醚醚酮、纤维素、木质素、甲壳素、壳聚糖、丝、毛、聚氨基酸、核酸、DNA、RNA、肼、酰肼、尿素、离聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、呋喃树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚丙烯腈。此外，例如，一种或两种或多种选自食品工业废物，例如咖啡渣、用过的茶叶、啤酒糟和米糠，木质废物，例如林地剩余材料和建筑废物，和生活废物如污水污泥的物质可以用作诸如废物的所述生物质。例如，所述有机物质可以进一步含有一种或两种或多种选自硼、磷、氧和硫的物质作为用于改善所述催化剂活性的组分。
所述原料中的金属并没有特别限制，只要所述金属不抑制所述催化剂的活性，并且可以使用一种或两种或多种任意金属。例如，所述金属可以是一种或两种或多种选自元素周期表第3至16族的物质。即，可以使用一种或两种或多种选自属于元素周期表的族3A(族3)的元素、属于族4A (族4)的元素、属于族5A (族5)的元素、属于族6A (族6)的元素、属于族7A (族7)的元素、属于族8 (族8、族9和族10)的元素、属于族IB (族11)的元素、属于族2B (族12)的元素、属于族3B (族13)的元素、属于族4B (族14)的元素、属于族5B (族15)的元素和属于族6B (族16)的元素的物质。例如，优选地，过渡金属(属于元素周期表的族3至12)可用作所述金属。此外，优选地，属于元素周期表的族3至12的第四周期的金属可用作所述过渡金属。具体来说，例如，可优选使用一种或两种或多种选自以下的物质钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钥(Mo)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、镧系元素(例如铈(Ce))和锕系元素，可更优选使用一种或两种或多种选自锰、铁、钴、镍和铜的物质。
所述金属可作为所述金属的简单物质使用，或所述金属的化合物使用。作为所述金属化合物，例如，可使用金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物、金属氮化物、金属硫化物、金属碳化物或金属络合物。其中，可优选使用金属盐、金属氧化物、金属硫化物或金属络合物。应当指出的是，当配体被用作如上所述的有机化合物时，在所述原料中形成金属络合物。此外，用于所述催化剂的原料可以进一步包含碳材料。即，在此情况下，所述催化剂是通过碳化含有所述有机物质、金属和碳材料的原料而获得的碳催化剂。原料中的碳材料没有特别限制，只要已经碳化全部或部分的所述材料，并且可以使用一种或两种或多种任意材料。即，例如，通过在预定温度下碳化有机化合物或生物质例如废物而获得的、并且本身不具有任何催化活性的碳材料或天然矿物可用作所述碳材料。具体来说，例如，可以使用一种或两种或多种选自褐煤、泥炭、粒煤、石墨、焦炭、活性炭、炭黑、碳纳米管、碳纳米突、碳纤维和碳纤丝的物质。通过加热所述原料并将该原料保持在碳化原料的预定温度(碳化温度)下，以进行至少含有如上所述的有机物质和金属的所述原料的碳化。碳化温度并没有特别限制，只要在例如可以是300° C或以上的温度下碳化原料即可。更具体地说，例如，所述碳化温度可以是300° C或以上以及1500° C或以下，可以优选为400° C或以上以及1200° C或以下，可以更优选为500° C或以上以及1100° C或以下。加热所述原料至碳化温度的温升速度并没有特别限制，例如，可以是0. 5° C/min或更高及300° C/min或更低。原料保持在碳化温度下的时间段(碳化时间)没有特别限制，只要在例如可以是5分钟或更长的时间段内碳化所述原料。更具体地说，例如，所述碳化时间可以是5分钟或更长及240分钟或更短，可以优选为20分钟或更长以及180分钟或更短。此外,优选在惰性气体如氮气中(例如在惰性气体流中)进行碳化。所述催化剂可以以通过碳化所述原料而制备的碳化材料获得。所述催化剂也可以是所述碳化材料的粉碎产物。粉碎碳化材料的方法并没有特别限制，例如，可使用粉碎设备如球磨机或珠磨机。例如，粉碎后所述催化剂的平均粒径可以是IOOOym或更小，可以优选150 V- m或更小,可以更优选45 ii m或更小。所述催化剂也可以是其中将氮原子引入(掺杂)到通过碳化所述原料而获得的碳化材料中的催化剂。例如，可采用气相掺杂法如氨氧化法或化学气相沉积(CVD )法、液相掺杂法或气相-液相掺杂法作为引入氮原子的方法。具体来说，例如，可通过以下步骤将氮原子引入碳化材料的表面中混合氮源如氨、三聚氰胺或乙腈与所述碳化材料；在惰性气体如氮气、氩气或氦气的气氛下在550° C或以上及1200° C或以下的温度下将所得混合物保持5分钟或更长及180分钟或更短的时间段。此外，可对得到的碳化材料进行活化处理，例如蒸气活化、二氧化碳活化、磷酸活化、碱活化、氢活化、氨活化、用氮氧化物活化或电解活化，和/或液相氧化，例如硝酸氧化、混酸氧化或过氧化氢氧化。所述催化剂也可以是对含有有机物质和金属的所述原料的碳化材料进行金属去除处理而获得的碳催化剂。即，在此情况下，所述催化剂通过对所述碳化材料进行金属去除处理而获得，所述碳化材料通过碳化含有有机物质和金属的所述原料而获得。金属去除处理是用于去除通过碳化所述原料而获得的碳化材料中的金属的处理。所述金属去除处理并没有特别限制，只要通过所述处理能够去除所述碳化材料中的金属或者降低金属的量，例如，可进行利用酸的清洁处理、电解处理或电渗析。 将要用于酸处理的酸并没有特别限制，只要能够得到所述金属去除处理的效果，并且可使用一种或两种或多种任意酸。即，例如，可使用一种或两种或多种选自以下的酸盐酸(如浓盐酸)、硝酸(如浓硝酸)和硫酸(如浓硫酸)。当使用两种或多种酸时，例如，可使用通过以预定体积比混合浓盐酸和浓硝酸而制备的混合酸(如王水)，或通过以预定体积比混合浓硝酸和浓硫酸而制备的混合酸。例如，可采用涉及将所述碳化材料浸入并保持在含有酸的溶液中的方法作为用于所述酸处理的方法。在此情况下，也可以将所述碳化材料保持在沸腾的酸溶液中。所述催化剂也可以是通过对含有有机物质和金属的所述原料的碳化材料进行金属去除处理和热处理而获得的碳催化剂。或者，所述催化剂可以是通过对含有有机物质和金属的所述原料的碳化材料进行酸处理和热处理而获得的碳催化剂。即，在任何所述情况下，所述催化剂通过以下步骤得到对通过碳化含有有机物质和金属的所述原料而获得的所述碳化材料进行金属去除处理(例如酸处理)；并对所得物进行热处理。将如上所述经过金属去除处理的碳化材料保持在预定温度(热处理温度)下进行所述热处理。例如，所述热处理温度可以是300° C或更高或者可以是400° C或更高。更具体地说，例如，所述热处理温度可以是300° C或以上及1500° C或以下，可以优选400° C或以上以及1400° C或以下，可以更优选为500° C或以上及1300° C或以下。热处理温度可以是与碳化温度相同的温度，或者可以是与碳化温度不同的温度。即，例如，热处理温度可以是等于或低于所述碳化温度的温度，或者可以是低于所述碳化温度的温度。或者，所述热处理温度可以是高于所述碳化温度的温度。具体来说，例如，当碳化温度为400° C或以上及1100° C或以下时，热处理温度可以是300° C或以上及1000° C或以下的温度，以及等于或低于所述碳化温度或低于碳化温度。将碳化材料加热到热处理温度的温升速度和将碳化材料保持在热处理温度下的时间段(热处理时间)可以与碳化情况下的那些相同。优选地，所述热处理在惰性气体如氮气中(例如所述惰性气体流中)进行。金属去除处理和热处理可以各自重复两次或多次。所述催化剂也可以是经过所述金属去除处理和热处理的碳化材料的粉碎产物。
所述催化剂还可以是通过对含有有机物质和金属的所述原料的碳化材料进行金属浸溃处理和热处理而获得的碳催化剂。即，在此情况下，所述催化剂通过以下步骤获得对通过碳化含有有机物质和金属的所述原料而获得的所述碳化材料进行金属浸溃处理；并对所得物进行热处理。金属浸溃处理是用于用金属浸溃如上所述通过碳化所述原料而获得的碳化材料的处理。用于浸溃所述碳化材料的金属并没有特别限制，只要所述金属不会抑制催化剂的活性，并且可以使用一种或两种或多种任意金属。例如，所述金属可以是一种或两种或多种选自元素周期表的族3至16的金属。此夕卜，例如，优选地，过渡金属(属于元素周期表的族3至12)可用作所述金属。此外，优选地，属于元素周期表的族3至12的第四周期、第五周期或第六周期的金属可用作所述过渡金属。具体来说，例如，可以优选使用选自以下的一种或两种或多种钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钥、钌、镧、铈和钽，可以更优选使用一种或两种或多种选自钛、铁、锆、钌和铈的金属。此外，在金属浸溃处理中，所述碳化材料可以用另一种不同于用于上述碳化原料中的金属的金属浸溃。即，例如，所述碳化材料可以用一种或两种或多种不同于所述原料中的金属浸溃，并且其选自招、娃、钛、铬、猛、铁、钴、镍、铜、锌、镓、错、银、钥、钌、铟、锡、镧、铈、钽和铅，或选自钛、铁、锆、钌和铈。所述金属可以所述金属的简单物质或所述金属的化合物使用。作为所述金属化合物，例如，可以使用金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物、金属氮化物、金属硫化物、金属碳化物或金属络合物。其中，可以优选使用金属盐、金属氧化物、金属硫化物或金属络合物。用所述金属浸溃碳化材料的方法并没有特别限制，只要所述金属至少浸溃碳化材料的表面，例如，可采用涉及使碳化材料与含有所述金属的溶液接触的方法。S卩，例如，可通过将所述碳化材料浸入和保持在含金属溶液中而用所述金属浸溃 所述碳化材料。在此情况下，所述碳化材料也可保持在沸腾的含金属溶液中。此外，酸性溶液可用作所述含金属溶液。在此情况下，例如，所述含金属溶液的PH可以是I或更高以及6或更低。通过将如上所述用金属浸溃的碳化材料保持在预定温度下来进行随后的热处理。可以以与金属去除处理后的热处理相同的方式进行金属浸溃处理后的热处理。金属浸溃处理和所述热处理可以各自重复两次或更多次。所述催化剂也可以是经过金属浸溃处理和热处理的碳化材料的粉碎产物。根据所述实施方案的有害物质分解材料(下文简称为“所述分解材料”)是含有如上所述用于分解有害物质的碳催化剂(所述催化剂)的材料。即，所述分解材料含有所述催化剂作为用于分解有害物质的催化剂。所述分解材料含有例如载体和由所述载体负载的所述催化剂。即，所述分解材料可以含有例如树脂载体和载于树脂载体表面上及其内部的所述催化剂。或者，所述分解材料可以含有例如纤维载体和载于所述纤维载体表面上及其内部的所述催化剂。在任何所述情况下，例如，可通过在构成树脂载体的树脂或构成纤维载体的纤维的熔点附近的温度下熔合，使所述催化剂粘附于所述树脂载体或纤维载体，从而制备所述分解材料。或者，可通过在制备纤维载体的时候在织造纤维时将所述催化剂结合在所述纤维中，从而制备所述分解材料。应当指出的是，例如，可将有机纤维载体例如纸张、棉花或树脂纤维载体用作所述纤维载体，也可以使用无机纤维载体。或者，所述分解材料可以是例如树脂和所述催化剂的混合物的成形体。在此情况下，例如，可采用以下步骤。在溶剂中熔化或溶解树脂。接下来，将催化剂分散在树脂中。之后，将得到的混合物成型成预定形状，以便得到作为混合物的成形体的所述分解材料。或者，所述分解材料可以含有例如无机材料载体和由所述无机材料载体载有的所述催化剂。在此情况下，使无机材料载体载有所述催化剂的方法没有特别限制，例如，可通过用树脂熔合、表面处理或杂化来制备所述分解材料。或者，所述分解材料可以含有例如过滤器(例如蜂窝状过滤器)和装载在所述过滤器中的催化剂。或者，例如，所述分解材料可以是无机材料和所述催化剂的混合物的成形体。在此情况下，例如，采用以下步骤初步成型含有无机材料和所述催化剂或所述催化剂的前体、以及根据需要往其中加入了粘合剂的混合物，然后煅烧得到的初步成形体，以便可以以含有所述无机材料和所述催化剂的烧结体获得所述分解材料。例如，可将陶瓷如氧化铝或堇青石、瓷砖(tile)或玻璃用作所述无机材料。此外，金属可用作载体。当所述分解材料是成形体时，成形体的形状并没有特别限制。例如，所述分解材料可形成纤维状、棒状、膜状、片状、网状、蜂窝状、褶状、波纹状、波纹蜂窝状、棉花状、羊毛状、板状、块状、柱状、多边形柱状、颗粒状、丸球状、粉末状、空心体、泡沫体或多孔结构。此外， 例如，所述分解材料也可成型为粉末、浆料、涂层材料、饼块、纸张、织造织物、针织织物、非织造织物、过滤器、涂层片、多层体、凝胶、离子凝胶或离子液体凝胶。根据所述实施方案分解有害物质的方法(下文简称为“所述方法”)是包括利用如上所述用于分解有害物质的碳催化剂(所述催化剂)或有害物质分解材料(所述分解材料)分解所述有害物质的方法。S卩，在所述方法中，例如，将所述催化剂或所述分解材料与含有将要去除的有害物质的流体(气体或液体)接触。具体来说，在所述方法中，例如，使所述催化剂或所述分解材料与含有VOC的气体或含有硫化合物的气体接触。如上所述，VOC的实例包括一种或两种或多种选自以下的物质醛类，例如甲醛、乙醛和壬烯醛；羧酸类，例如甲酸、乙酸和异戊酸；芳香族碳氢化合物，例如甲苯、二甲苯、苯酚、苯乙烯和苯；氨；和胺类，例如三甲胺。此夕卜，如上所述，所述硫化合物的实例包括一种或两种或多种选自硫化氢、甲硫醚、二甲二硫、甲硫醇和乙硫醇的物质。或者，在所述方法中，例如，使所述催化剂或所述分解材料与含有有害物质的液体接触。所述液体的实例包括含有甲醛(福尔马林)的水溶液和含有臭氧的水溶液。因此，所述催化剂或所述分解材料可用作例如水净化材料。应当指出的是，所述溶剂并不仅限于水，只要溶剂能溶解所述有害物质。根据如上所述的催化剂、分解材料和方法，可有效分解有害物质如醛类。即，所述催化剂本身单独分解有害物质例如醛类，不用与诸如钼的贵金属催化剂组合。因此，所述催化剂和所述分解材料各自具有作为用于分解有害物质的廉价催化剂或有害物质分解材料的高的通用性能。此外，虽然常规活性炭需活化处理，但是不用进行所述活化处理就可制备本发明的催化剂。而且，所述催化剂可反复使用，不用进行任何再生处理，因为所述催化剂不是通过吸附而是通过分解来去除有害物质例如醛类的。此外，光催化剂需要用灯照射，以使所述光催化剂表现出其催化活性。然而，利用所述催化剂分解有害物质不需要这样的光照射。即，即使在没有光源存在的环境下(例如在光遮蔽下)，凭借其碳结构本身，所述催化剂也可有效地分解有害物质例如醛类。应当指出的是，所述催化剂或所述分解材料的应用可通过以下方面得到例证空气净化装置(例如将要安装在汽车、隧道、无菌室、储藏室或浴室中的空气净化装置)、空气净化过滤器、汽车护理片(用于输送前的除味、地垫等)、用于汽车的排气(例如甲醛或乙醛)净化装置、用于燃料电池的排气净化装置、用于画家作品的护理片、烟草气味去除过滤器、面具、墙体材料、壁纸、天花板材料、地板材料、家具、自清洁材料、日用品、海绵、拖鞋、毛巾、风扇过滤器、煤油炉、煤气炉、传感器、冰箱、薄板、催化燃烧装置、用于座位的防护罩、磁带、臭氧去除装置、除湿器、植物纤维板、橡胶组合物、图像形成装置如复印机(例如色粉排放的VOC的去除)、信息处理装置如计算机、过滤材料、防毒面具、包装材料、垃圾处理器、瓷砖、衣 月艮、电除尘器、卫生器具、电饭煲、发帽、水中醛的分解、水净化装置(BOD、C0D)、气体分解电极、土壤改良剂、油漆、除臭喷雾齐IJ、喷发齐IJ、婴儿日用品、涂层材料、染料、着色组分去除、杂质去除、未反应物质(化学物质、离子液体等)去除、炉内部净化、平版印刷、凹版印刷、涂布机、金属印刷(罐头生产/卷材涂料)、涂料干燥过程、搪瓷电线烘烤炉、彩色钢板、用于核能的复合器、污水处理、有机气体处理、水处理(水和污水、水池、臭氧水生产设备等)、表面处理(例如液晶、半导体、塑料膜或金属)、消毒(食品、药品、医疗设备、卡拉OK麦克风等)、真空清洁器、宠物房子、盲人、土壤改良齐U、空气电池和PCB分解剂。此外，室内场所、汽车内部、来自内燃机的排气管路内部、运输设备、分析设备、船舶、飞机、铁道车辆、设施建设场所、石油化工厂、化工厂、食品工业厂、制氢重整器、屋顶、夕卜墙、隧道、土壤、海水、洁净水和污水例证了所述催化剂或所述分解材料的使用场所。接下来，描述了根据所述实施方案的具体实例。实施例I[碳催化剂I (PCo)]将I. 5g聚丙烯腈-聚甲基丙烯酸共聚物(PAN/PMA)溶于30mL 二甲基甲酰胺中。之后，将I. 5g 2-甲基咪唑和I. 5g六水合氯化钴(CoCl2 *6H20)(由KANTO CHEMICAL)另外加入所述溶液中，然后将混合物在室温下搅拌2小时。将Ket jenblack(由Lion Corporation生产的ECP600JD)加入得到的混合物中，从而使其占将要引入原料中的固体内容物的30重量％，然后用研钵混合内容物。得到的混合物在60° C下真空干燥12小时。此外，在大气中加热混合物，以便其温度在30分钟内从室温上升至150° C。随后，使所述温度历经2小时从150° C上升至220° C。之后，将混合物在220° C下保持3小时，从而使所述混合物不熔化。由此制得用于碳化材料的原料。接下来进行所述原料的碳化。即，将如上所述经过不熔化处理的原料装入石英管中，并在聚焦炉(image furnace)中进行氮气吹扫20分钟,然后历经加热18分钟使其温度从室温上升至900° C。之后，将原料在900° C下保持I小时。因此获得了碳化材料。此外，粉碎所述碳化材料。即，将每个直径为IOmm的氧化锆球置于行星球磨机(由FRITSCH JAPAN CO. , LTD.生产的P_7)中，然用该行星球磨机在650rpm转速下粉碎碳化材料5分钟，进行所述处理10个循环。之后，取出粉碎的碳化材料，并使其通过孔径为106的筛子。得到了已通过所述筛子的作为粉碎的细颗粒碳催化剂I (PCo)的碳化材料。[碳催化剂2 (PCoAff)]首先，对如上所述获得的碳催化剂I (PCo)进行金属去除处理(酸处理)。S卩，将IOOmL浓盐酸加入Ig所述碳催化剂I (PCo)中，然后将混合物搅拌I小时。接下来,沉淀碳催化剂，然后去除溶液。之后，将IOOmL通过以1:1 (体积比)混合浓盐酸和蒸馏水而制备的溶液加入碳催化剂中，然后将混合物搅拌I小时。沉淀碳催化剂，然后去除溶液。之后，将IOOmL蒸懼水加入碳丨隹化剂中，然后将混合物揽祥I小时。用滤I吴(孔径为LOiim,由Millipore生产)过滤含有所述碳催化剂的溶液，然后用蒸馏水清洗滤液，直到滤液变为中性。回收的碳催化剂在60° C下真空干燥12小时。进而，用研钵粉碎所述干燥的碳催化剂。接下来进行热处理。即，将如上所述经过金属去除处理的碳催化剂装入石英管中，并在聚焦炉中进行氮气吹扫20分钟，然后历经加热14分钟使其温度从室温上升至 700° C。之后，将所述碳催化剂在700° C下保持I小时。进一步，粉碎热处理后的所述碳催化剂。即，将每个直径为IOmm的氧化锆球置于行星球磨机中，然后在所述行星球磨机中在450rpm转速下粉碎所述碳催化剂5分钟,进行所述处理4次循环以上。之后，取出粉碎的碳催化剂，并使其通过孔径为106iim的筛子。获得了已通过所述筛子的作为粉碎的细颗粒碳催化剂2 (PCoAff)的碳催化剂。[碳催化剂3 (PCoFeAff)]首先，对如上所述获得的碳催化剂I(PCo)进行金属浸溃处理。S卩，通过将2g六水合氯化铁(III) (FeCl3 WH2O)加入300mL蒸馏水中而制备含铁溶液，将2g所述碳催化剂I(PCo)加入含铁溶液中，煮沸所述含铁溶液。然后，在沸腾的含铁溶液中在搅拌的同时用铁浸溃所述碳催化剂3小时。之后，用滤膜(孔径为I. Oy m，由Millipore生产)过滤含有所述碳催化剂的溶液，然后用蒸馏水清洗滤液，直到滤液变为中性。回收的碳催化剂在60° C下真空干燥12小时。进而用研钵粉碎干燥过的碳催化剂。接下来进行热处理。即，将如上所述经过金属浸溃处理的碳催化剂装入石英管中，并在聚焦炉中进行氮气吹扫20分钟，然后历经加热14分钟以上使其温度从室温上升至700° C。之后，将碳催化剂在700° C下保持I小时。进而粉碎热处理后的所述碳催化剂。即，将每个直径为IOmm的氧化锆球置于行星球磨机中，然后在所述行星球磨机中在450rpm转速下粉碎所述碳催化剂5分钟，进行所述处理4个循环以上。之后，取出粉碎的碳催化剂，并使其通过孔径为106 的筛子。获得了已通过所述筛子的作为粉碎的细颗粒碳催化剂(PCoFe)的碳催化剂。进一步对由此所得的碳催化剂(PCoFe)进行金属去除处理(酸处理)。S卩，将IOOmL浓盐酸加入Ig碳催化剂(PCoFe)中，然后将混合物搅拌I小时。接下来，沉淀碳催化剂，然后去除溶液。之后，将IOOmL通过以1:1 (体积比)混合浓盐酸和蒸馏水而制备的溶液加入所述碳催化剂中，然后将混合物搅拌I小时。沉淀碳催化剂，然后去除溶液。之后，将IOOmL蒸馏水加入所述碳催化剂中，然后将混合物搅拌I小时。用滤膜(孔径为I. 0 y m，由Millipore生产)过滤含有所述碳催化剂的溶液，然后用蒸馏水清洗滤液，直到所述滤液变为中性。将回收的碳催化剂在60° C下真空干燥12小时。此外，用研钵粉碎经干燥的碳催化剂。
接下来进行热处理。即，将如上所述经过金属去除处理的碳催化剂装入石英管中，并在聚焦炉中进行氮气吹扫20分钟，然后历经加热14分钟以上使其温度从室温上升至700° C。之后，将所述碳催化剂在700° C下保持I小时。此外，粉碎热处理后的碳催化剂。即，将每个直径为IOmm的氧化锆球置于行星球磨机中，然后在所述行星球磨机中在450rpm转速下粉碎所述碳催化剂5分钟，进行所述处理4个循环以上。之后，取出粉碎的碳催化剂，并使其通过孔径为106 的筛子。获得了已通过所述筛子的所述碳催化剂作为粉碎的细颗粒碳催化剂3 (PCoFeAff)0[碳催化剂4 (CFCo)]在IOmL蒸懼水中混合和溶解I克咖啡洛粉末(San Yuki KenkyushoY. K. )、Ig 丁二酸二酰肼(由 JAPAN FINECHEM COMPANY, INC.生产)和 Ig 六水合氯化钴(CoCl2 6H20)，然后将得到的溶液在100° C下干燥12小时。此外，用研钵粉碎经干燥获得的原料。接下来进行所述原料的碳化。即，将如上所述获得的原料装入石英管中，并在聚焦 炉中进行氮气吹扫20分钟，然后历经加热90分钟使其温度从室温上升至900° C。之后，将所述原料在900° C下保持I小时。因此，获得了碳化材料。进一步用研钵粉碎所述碳化材料。之后，取出经粉碎的碳化材料，并使其通过孔径为106 的筛子。获得了已通过所述筛子的作为粉碎的细颗粒碳催化剂4 (CFCo)的碳化材料。[碳催化剂5 (AGBCo)]在50mL蒸懼水中混合和溶解5克石墨AG. B (由Ito Kokuen Co. , Ltd.生产)、5g丁二酸二酰肼(由 JAPAN FINECHEM COMPANY, INC.生产)和 5g 六水合氯化钴(CoCl2 WH2O),然后将得到的溶液在100° C下干燥12小时。此外，用研钵粉碎经干燥的产物。由此得到原料。接下来，将如上所述获得的原料装入石英管中，并在管式炉中进行氮气吹扫20分钟，然后历经在氮气气氛中加热90分钟使其温度从室温上升至900° C。之后，将原料在900° C下保持I小时。因此，进行了所述原料的碳化。此外，用研钵粉碎所得的碳化材料。之后，取出经粉碎的碳化材料，并使其通过孔径为106 的筛子。之后，获得了已通过所述筛子的作为粉碎的细颗粒碳催化剂5(AGBCo)的碳化材料。[碳催化剂6 (AASCo)]混合I克石墨AG. B (由Ito Kokuen Co.，Ltd.生产)、5g 20重量％的基于聚丙烯酰胺的纸增强剂(由SEIKO PMC CORPORATION生产)和Ig七水合硫酸钴(CoSO4 7H20)，然后将得到的粘稠溶液在80° C下干燥12小时。接下来进行所述原料的碳化。即，将如上所述获得的原料装入石英管中，并在聚焦炉中进行氮气吹扫20分钟，然后历经加热90分钟使其温度从室温上升至900° C。之后，将所述原料在900° C下保持I小时。因此，获得了碳化材料。进一步用研钵粉碎碳化材料。之后，取出经粉碎的碳化材料，并使其通过孔径为106 u m的筛子。获得了已通过所述筛子的作为粉碎的细颗粒碳催化剂6 (AASCo)的碳化材料。[氧化铝/碳催化剂(A/PCo)]
用研钵混合2. 5克如上所述获得的碳催化剂l(PCo)、2. 5ga -氧化铝(a -Al2O3,由Wako Pure Chemical Industries, Ltd.生产)、0. 40g 粘结剂(苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的48%水分散体，由JSR公司生产)、4. 48g增稠剂(羧甲基纤维素(CMC)的2%水溶液，由DaicelChemical Industries, Ltd.生产)和Ig蒸懼水。将得到的混合物在100° C下干燥并成型为块状。接下来，进行所述块状成形产品的碳化。即，将如上所述获得的成形产品装入石英管中，并在聚焦炉中进行氮气吹扫20分钟，然后历经加热90分钟使其温度从室温上升至900° C。之后，将所述成形产品在900° C下保持I小时。因此，获得了块状烧结体(氧化铝和碳催化剂I的复合材料)作为氧化铝/碳催化剂(A/PCo)。[醛分解试验]利用如上所述获得的碳催化剂I至6中的任何一种和氧化铝/碳催化剂进行甲醛的分解试验。即，将IOOmg碳催化剂I至6中的任何一种或200mg氧化铝/碳催化剂在 25° C下储存在泰德拉采样袋中，同时,将5L含有甲醒浓度为IOOOppm的空气注入所述泰德拉采样袋中。24小时后，测量所述泰德拉采样袋中甲醛的浓度以及由甲醛分解生成的二氧化碳的浓度。利用用于甲醛的检测管(由GASTEC⑶RP0RATI0N生产)测量甲醛的浓度。利用气相色谱仪(由Shimadzu Corporation生产的GC-2014)测量二氧化碳的浓度，并且用从测量值中减去大气(所述泰德拉采样袋外)中二氧化碳浓度而得到的值作为获得的浓度。然后，由以下方程式确定甲醛分解率(％):甲醛分解率(％) =(24小时后二氧化碳浓度(PPm)/初始甲醛浓度(ppm)) X100。此外，由以下方程式确定甲醛消失率(％)甲醛消失率(％)=((初始甲醛浓度(PPm) - 24小时后甲醛浓度(ppm))/初始甲醛浓度(ppm)) X 100。另外，由以下方程式确定甲醛吸附率(％):甲醛吸附率(％)=甲醛消失率(%) 一甲醒分解率(％)。此外，用IOOmg 高比表面积活性炭(由 Kansai Coke and Chemicals Co. , Ltd.生产的MSC30)作为比较材料I (AC),或者用IOOmg氧化钴(由C. I. Kasei Company, Limited生产的CoO)作为比较材料2 (CoO)代替碳催化剂，相似地进行甲醛的分解试验。应当指出的是，由于测量分解试验前后碳催化剂I (PCo)、碳催化剂2 (PCoAW)、碳催化剂3 (PCoFeAW)、碳催化剂4 (CFCo)、碳催化剂5 (AGBCo)、碳催化剂6 (AASCo)和氧化铝/碳催化剂(A/PCo)的重量，所述碳催化剂和所述氧化铝/碳催化剂都不显示重量变化。图I所示为醛分解试验的结果。图I举例说明了用碳催化剂I至6、氧化铝/碳催化剂(A/PCo)和比较材料I和2中的每种处理24小时后的甲醛(HCHO)浓度(ppm)、二氧化碳(CO2)浓度(ppm)、甲醛分解率(％)、甲醛消失率(％)和甲醛吸附率(％)。如图I所示，碳催化剂I至6和氧化铝/碳催化剂各自具有75%至100%的甲醛分解率。即，证实碳催化剂I至6和氧化铝/碳催化剂各自具有极好的醛分解活性。应当指出的是，碳催化剂I至6和氧化铝/碳催化剂各自具有低到0至12%的甲醛吸附率。此外，各自经过金属去除处理(酸处理)的碳催化剂2 (PCoAW)和碳催化剂3(PCoFeAW)也表现出高的醛分解率。因此，碳催化剂I至6和氧化铝/碳催化剂中每一种的醛分解活性认为是其自身碳结构的活性。另一方面，当使用比较材料I (AC)和比较材料2 (CoO)的每一种时，甲醒不分解(图I中的词语“N.D. ”意思是“未检测到”)。虽然当作为活性炭使用比较材料I (AC)时获得了高的甲醛消失率，这可归因于如高甲醛吸附率所示的利用活性炭的甲醛吸附。此外，当使用由氧化钴形成的比较材料2 (CoO)时，几乎没有去除甲醛。实施例2[醛分解重复试验]各自评价用于实施例I中醛分解试验的碳催化剂I (PCo)和比较材料I (AC)在反复使用中的醛分解(去除)能力。S卩，利用碳催化剂I (PCo)和比较材料I (AC)中的每一种，反复进行与实施例I中相同的醛分解试验。具体来说，首先，将含有甲醛浓度为IOOOppm的空气注入储存碳催化剂I (PCo)或比较材料I (AC)的泰德拉采样袋中，然后测量24小时后甲醛和二氧化碳的浓度。之后，去除所述泰德拉采样袋中的气体。然后，将含有甲醛浓度为IOOOppm的空气注 入泰德拉采样袋中，而不对碳催化剂I (PCo)和比较材料I (AC)进行任何再生处理，然后，测量24小时后甲醛和二氧化碳的浓度。之后，去除所述泰德拉采样袋中的气体。重复试验循环，不对碳催化剂I (PCo)和比较材料I (AC)进行任何再生处理。图2所示为醛分解重复试验的结果。图2举例说明了对于每个数量的重复试验，用碳催化剂I (PCo)和比较材料I (AC)中的每一种处理24小时后的甲醛浓度(ppm)、二氧化碳浓度(ppm)、甲醛分解率(％)、甲醛消失率(％)和甲醛吸附率(％)。如图2所示，当使用碳催化剂I (PCo)时，对于高达30的重复次数，仍获得了高达91%至100%的甲醛分解率。即，证实碳催化剂I (PCo)能够反复分解所述醛，不用进行任何再生处理。另一方面，当以活性炭使用比较材料I (AC)时，第一次试验中甲醛消失率为90%，但是第二次试验中甲醛消失率显著降至10%。即，当使用比较材料I (AC)时，不会反复去除醛，在不进行任何再生处理时。实施例3[光遮蔽下的醛分解试验]将实施例I中获得的碳催化剂I (PCo)的醛分解活性与光催化剂的醛分解活性比较。即，将30mg碳催化剂I (PCo)在25° C下储存在泰德拉采样袋中，然后用遮光盒与光隔离。之后，将含有甲醛的空气注入泰德拉采样袋中，然后将所述泰德拉采样袋中的甲醛浓度调节至40ppm。之后，每隔预定时间段采样泰德拉采样袋中的气体，然后利用用于甲醛的检测管(由GASTEC CORPORATION生产)测量采样气体中的甲醛浓度。然后，由以下方程式确定甲醛残留率(％):甲醛残留率(％)=(每个采样时间的甲醛浓度(ppm)/初始甲醛浓度(ppm)) X 100。此外，利用30mg 光催化剂(由 Sumitomo Chemical Company, Limited 生产的TP-S201)代替碳催化剂I (PCo)在遮光下相似进行甲醛的分解试验。此外，利用30mg所述光催化剂代替碳催化剂在紫外光(UV)照射下进行同样的甲醛分解试验。应当指出的是，利用黑光通过用强度为0. lMw/cm2的UV照射光催化剂而进行所述UV照射。图3所示为所述醛分解试验的结果。图3中，横坐标轴表示从开始试验开始的时间(h)，纵坐标轴表示甲醛残留率(％)。此外，圆圈表示碳催化剂I (PCo)在光遮蔽情况下的使用结果，三角形表示光催化剂在光遮蔽情况下的使用结果，正方形表示光催化剂在UV照射情况下的使用结果。如图3所示，虽然在光遮蔽下光催化剂不能充分去除甲醛，但是当使用光遮蔽下碳催化剂I (PCo)和UV照射下光催化剂中的每一种时，实现了 24小时内完全去除甲醛。此外，光遮蔽下碳催化剂I(PCo)的醛分解率大于UV照射下光催化剂的醛分解率。即，证实与光催化剂的醛分解活性相比，碳催化剂I (PCo)具有极好的醛分解活性。实施例4[硫化合物分解重复试验]各自评价用于实施例I中醛分解试验的碳催化剂I (PCo)和比较材料I (AC)在反复使用中的硫化氢分解(去除)能力。 S卩，以与涉及使用碳催化剂I (PCo)和比较材料I (AC)的实施例2中相同的方式进行硫化氢分解的重复试验，区别在于将硫化氢而不是甲醛用作将要注入泰德拉采样袋中的气体；且泰德拉采样袋中硫化氢的初始浓度设定为500ppm。通过以下步骤进行硫化氢浓度的测量每隔预定时间段对泰德拉采样袋中的气体进行取样；并利用用于硫化氢的检测管(由GASTEC CORPORATION生产)测量采样气体中的硫化氢浓度。图4所示为硫化合物分解重复试验的结果。图4举例说明了对于每个数量的重复试验，用碳催化剂I (PCo)和比较材料I (AC)的每一种处理24小时后的硫化氢(H2S)浓度(ppm)和硫化氢消失率(％)。应当指出的是，由以下方程式确定硫化氢消失率(％):硫化氢消失率(％)=((初始硫化氢浓度(ppm) — 24小时后硫化氢浓度(ppm) /初始硫化氢浓度(ppm)) X 100。如图4所示说明的，当使用碳催化剂I (PCo)时，在重复数高达20的所有情况下获得了 100%的硫化氢消失率。S卩，证实碳催化剂I (PCo)能够反复分解所述硫化氢，不用进行任何再生处理。另一方面，当使用活性炭的比较材料I (AC)时，第一次试验中硫化氢消失率为90%，但是第二次和第三次试验中硫化氢消失率分别按顺序降至40%和10%。即，当使用比较材料I (AC)时，不能在足够的程度上反复去除硫化氢，在没有进行任何再生处理时。实施例5[福尔马林分解试验]将0. 05克实施例I中获得的碳催化剂I (PCo)加入ImL用蒸馏水稀释10倍的处方福尔马林(甲醒的水溶液)(由Wako Pure Chemical Industries, Ltd.生产)中，然后在室温下搅拌混合物24小时。然后，用高效液相色谱(HPLC)分析仪(由Waters生产的2695分离模块)分析如上所述已经用碳催化剂I处理的十倍稀释的福尔马林和未经过处理的十倍稀释的福尔马林。HPLC分析仪包括HPLC柱(Atlantis T3柱，5 y m，4. 6 X 150mm,由Waters生产)和检测器(由Waters生产的2414RI)。样品的注射量设定为10 y L，水用作流动相，其流速设定为ImL/min0图5所示为利用所述HPLC分析获得的色谱图。如图5举例说明的，虽然在未处理的福尔马林中测得了来自甲醛的大峰，但是，在用碳催化剂I处理的福尔马林中，来自甲醛的所述峰消失了，且新出现了来自反应产物的峰。


提供了有效分解如醛类有害物质的用于分解有害物质的碳催化剂、有害物质分解材料以及分解有害物质的方法。用于分解有害物质的碳催化剂是具有分解所述有害物质的催化活性的碳催化剂。例如，所述有害物质是挥发性有机化合物如醛类，或恶臭物质如硫化合物。分解有害物质的方法是包括利用用于分解有害物质的所述碳催化剂或者利用含有用于分解有害物质的所述碳催化剂的有害物质分解材料来分解有害物质的方法。