[发明专利]一种臭氧分解催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种臭氧分解催化剂及其制备方法和应用，所述方法为：将成型载体与锰源溶液混合，充分浸润后进行干燥，然后与添加剂混合，恒温进行反应，反应完成后得到锰前驱物包覆的规则载体，焙烧后得到成型催化剂产品；其中当锰源中的锰为+7价时，所述添加剂为还原剂；当锰源中的锰为+2价时，所述添加剂为氧化剂。本发明将催化剂制备过程与成型过程相融合，依托成型载体，在其外表面原位生长高效的锰基臭氧催化剂，催化剂和载体结合稳固，催化剂表面稳定不易脱粉且颗粒粒径尺寸大小可调，既有成型的外观，又有高效的臭氧分解能力，方便填装到各种空气净化器或新风系统模块之中，可加速制作空气净化模块的生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂制备以及大气污染净化技术领域，具体涉及一种臭氧分解催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

臭氧(O₃)与氧气(O₂)是氧元素的同素异形体，对于人类赖以生存的环境有双刃剑的作用。在大气同温层，臭氧对我们的生存环境是有好处的，它能够抵挡有害的紫外线；然而在近地表处，臭氧却是一个无形杀手，会对人体的皮肤以及神经系统等产生不同程度的影响，还能够损害人体的免疫机能，致使淋巴细胞发生染色体病变，加速人体的衰老，导致畸形儿的出生率增加。世界卫生组织规定，连续工作8小时环境中臭氧的浓度不能超过0.1ppm。目前，室内家居、办公场所、大型娱乐场所等都存在臭氧污染问题，开发实用效果优良的臭氧清除设备具备较好的市场前景。

目前处理臭氧的方法主要有：热处理法、活性炭吸附法、电磁波辐射分解法、药液吸收法和催化法，其中催化分解法是目前消除臭氧最为理想的方法之一。催化剂开发是臭氧污染去除的研究热点之一。现有的臭氧分解催化剂种类较多，且多数负载在载体上应用。

例如，CN1259398A公开了一种臭氧分解催化剂及其制备方法，臭氧分解催化剂以活性炭为载体，除含二氧化锰外，还含有镍或铜或钴等的金属氧化物，采用浸渍-沉积法制备。CN101402047A公开了一种臭氧分解催化剂及其制备方法，该催化剂以活性炭颗粒或活性炭纤维作为载体，以锰、镍、银、铈作为催化剂的活性组分，通过浸渍法将活性组分负载在活性炭颗粒或活性炭纤维上。CN101757933A公开了一种臭氧分解催化剂，包括：作为催化剂载体和催化剂助活性组分的金属泡沫镍；作为主活性组分通过浸渍方式覆在所述泡沫镍表面的锰或铁氧化物。CN107649145A公开了一种分解臭氧的催化剂及其制备方法，所述催化剂包含：硅藻土和负载于硅藻土上的Fe掺杂氧化锰；其中氧化锰中的 Mn元素占催化剂总质量的质量比例为2-10％。

现有技术中多以浸渍法将臭氧分解催化剂直接负载在载体，然而使用浸渍法负载得到的产品易出现催化剂和载体结合力不足，催化剂易脱落的问题。因此，开发新的臭氧分解催化剂负载技术非常具有意义。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种臭氧分解催化剂及其制备方法和应用，通过在成型载体外表面原位生长锰基催化剂，兼具成型的外观和高效分解能力的臭氧催化剂，催化剂和载体结合稳固，可广泛适用于各种净化端口增加臭氧净化模块和功能处理各种臭氧污染问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种臭氧分解催化剂的制备方法，所述方法为：将成型载体与锰源溶液混合，充分浸润后进行干燥，然后与添加剂混合，恒温进行反应，反应完成后得到锰前驱物包覆的规则载体，焙烧后得到锰基催化剂；

当锰源中的锰为+7价时，所述添加剂为还原剂；当锰源中的锰为+2价时，所述添加剂为氧化剂。

本发明依托成型的各种载体，在其外表面原位生长具有催化臭氧分解的隐钾锰矿型二氧化锰，将催化剂制备过程与负载成型过程相融合，使其能牢固生长在规则颗粒外表面，厚度为微米级别，提供丰富的臭氧分解活性位，高效降解臭氧。由于载体本身具有规则尺寸和外形，能方便填装到各种模块组件之中，为空气净化领域提供增加臭氧降解模块和应用接口。