[发明专利]一种室温分解臭氧(O3)催化材料及其制备方法

权利要求书

1.本发明为一种掺杂氧化锰分子筛的整体型催化材料，其特征是采用蜂窝陶瓷或多孔泡沫金属整体式载体，以掺杂钴或钛的氧化锰分子筛为活性组分。

2.权利要求1中掺杂氧化锰分子筛，其特征在于该分子筛具有Hollandite-型的结构，孔道尺寸约为0.46nm×0.46nm，骨架上存在钴离子，其中Co/Mn的摩尔比在0～0.20之间；或氧化锰八面体分子筛骨架上引入钛离子，Ti/Mn的摩尔比在0～0.20之间。

3.权利要求2中氧化锰分子筛催化材料的制备方法，其特征在于采用氧化还原-回流法或氧化还原-水热法合成。

a)氧化还原-回流法主要步骤是：按照一定的摩尔比，将二价锰盐、强氧化剂、硝酸钴或可溶性的钛盐在酸性溶液中混合，生成的黑色沉淀物在90～100℃的水溶液中剧烈搅拌回流12～48h后，过滤、洗涤，在100～150℃干燥10～24h，然后在200～700℃焙烧得到钴或钛掺杂的氧化锰分子筛催化材料。

b)氧化还原-水热法主要步骤是：二价锰盐、强氧化剂、硝酸钴或可溶性的钛盐按适量的比例在酸性溶液中混合，然后转入高压釜内，密封后在90～200℃恒温12～48h，自然冷却后，过滤、洗涤，在100～150℃干燥10～48h，然后在200～700℃焙烧得到钴或钛掺杂的氧化锰分子筛催化材料。

4.权利要求2中掺杂氧化锰分子筛催化材料中锰主要以Mn⁴⁺存在。

5.权利要求2中钴掺杂氧化锰分子筛催化材料中钴以Co³⁺或Co²⁺存在于氧化锰分子筛的骨架中。

6.权利要求2中钛掺杂氧化锰分子筛催化剂中钛以Ti⁴⁺存在于氧化锰分子筛的骨架中。

7.权利要求3中的二价锰盐为乙酸锰(Mn(CH₃COO)₂)、二氯化锰(MnCl₂)、硝酸锰(Mn(NO₃)₂)或硫酸锰(MnSO₄)中的一种或多种，其溶液中锰浓度为0.1～5.0mol/l。权利要求3中的钛盐为四氯化钛(TiCl₄)、乙醇钛、钛酸四丁酯中的一种或多种，其溶液中钛浓度为0.1～5.0mol/l。权利要求3中所述的强氧化剂为过硫酸氨((NH₄)₂S₂O₈)、过硫酸钾(K₂S₂O₈)、过硫酸钠(Na₂S₂O₈)、臭氧(O₃)、氯酸钠(NaClO₃)、高锰酸盐(KMnO₄，NaMnO₄等)、重铬酸盐(K₂CrO₄，Na₂CrO₄等)、过氧化氢(H₂O₂)溶液中的一种或多种，其溶液中强氧化剂浓度为0.1～2.5mol/l。强氧化剂与溶液中总金属离子的摩尔比为1∶1～6∶1之间。

8.权利要求1中所述的掺杂氧化锰分子筛整体型催化材料，其特征在于其制备方法如下：

(1)称取一定量的掺杂氧化锰分子筛催化材料，加入一定比例的去离子水和粘合剂，高速搅拌1～24h，得到一定浓度的掺杂氧化锰分子筛浆液。

(2)将预先处理好的蜂窝陶瓷或多孔泡沫金属载体浸渍在配制好的氧化锰分子筛浆液中，浸渍0.5～60min后取出，吹尽孔道中的残液，在空气中阴干后80～130℃干燥2～24h，在200～800℃空气下焙烧1～24h。

9.权利要求8中所述的粘合剂为硅酸盐、氧化铝或碳酸锆铵等无机粘合剂，粘合剂与掺杂氧化锰分子筛的重量比在1～50％之间。

10.权力要求1中所述的掺杂氧化锰分子筛整体型催化剂适用于室温分解O₃。