[发明专利]一种分解过氧化氢的催化剂及其制备方法、使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分解过氧化氢的催化剂及其制备方法、使用方法。

背景技术

过氧化氢在上世纪70年代开始应用于食品设备的包装材料灭菌上，80年代为美国环保署正式核准，作为可以替代甲醛或其他消毒剂，符合环保要求的一种消毒、灭菌剂。虽然过氧化氢是无害的，但是其以气体分子出现时，对人体及环境是有害的。

过氧化氢具有过氧键，-O-O-中O不是最低氧化态，故不稳定，容易断开。常温下波长为320～380nm的光照射，或是加热，使用催化剂都可以加速过氧化氢的分解。光照速度太慢，加热浪费能源，而分解速率不稳定，所以寻找一种合适的催化剂便更加重要。过氧化氢的催化原理主要有以下几种：

1、过氧化氢酶：是催化过氧化氢分解成氧和水的一种酶，广泛存在于动物、植物和微生物体内的末端氧化酶，酶分子结构中含有铁卟啉环，1个分子酶蛋白中含有4个铁原子。它的主要作用就是催化H₂O₂分解为H₂O与O₂，使得H₂O₂不至于与O₂在铁螯合物作用下反应生成非常有害的-OH过氧化氢酶的作用是使过氧化氢还原成水:2H₂O₂→O₂+2H₂O。但过氧化氢酶因提炼成本因素，不能广泛应用在工业领域。

2、过渡元素氧化物对过氧化氢的分解有催化作用。如氧化铬Cr₂O₃、氧化锰MnO₂、氧化铁Fe₂O₃、氧化钴CoO、氧化镍NiO、氧化铜CuO、氧化亚铜Cu₂O、氧化锌ZnO。但此类物质会导致催化速率太快，容易形成高温高压的安全隐患，十分危险，难以控制，因此在大规模工业生产中应用较少。

3、采用的是活性炭等吸附的方式，再让过氧化氢自然分解，其分解效果不理想，同时在使用后无法还原，需要定期的更换。

因此，开发一种效果理想、性能安全能实现工业化应用的过氧化氢催化剂，迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的过渡元素氧化物作为催化剂具有催化速率太快，难以控制的缺陷，而提供了一种分解过氧化氢的催化剂及其制备方法、使用方法。

本发明提供了一种分解过氧化氢的催化剂，其原料包括活性组分和催化剂载体，所述活性组分包括Al₂O₃、SiO₂、CeO₂、ZrO₂、MgO、La₂O₃、Ti O₂、F₂、Nd₂O₃和Fe₂O₃，所述催化剂载体包括CaO、PdO、HfO₂、P₂O₅、K₂O、HCl、Rh、ZnO和As₂O₃，所述活性组分和所述催化剂载体中各组分的用量如下表1所示：

表1催化剂的原料组分

较佳地，所述活性组分和所述催化剂载体中各组分的用量如下表2所示：

表2催化剂的原料组分

其中，催化剂载体发挥的作用是致孔剂和成膏剂。

其中，F₂以气态形式作为原料，HCl以液态盐酸的形式作为原料，Rh以固态单质存在。

本发明还提供了上述催化剂的制备方法，其包括如下步骤：将各原料称重后，混合均匀，置于模具中，再在900-1100℃下高温烧结成多孔陶瓷固化物，即可。

本发明中，按照本领域常规，所述的混合均匀在湿法搅拌混料机中进行。

本发明中，所述模具为本领域常规设备，较佳地为不锈钢模具，能在高温环境下不产生形变。

本发明中，按照本领域常规，所述的高温烧结在电热烤箱中进行；所述高温烧结的温度较佳地为1000℃。