[发明专利]一种复合型催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种复合型催化剂及其制备方法与应用，催化剂由活性组分前驱体、载体和氧化剂制备得到；活性组分前驱体包括主活性组分前驱体和助活性组分前驱体，主活性组分前驱体为过渡金属元素的硝酸盐、醋酸盐和氯化物中的一种或两种以上的组合，助活性组分前驱体为稀土元素的硝酸盐、醋酸盐和氯化物中的一种或两种以上的组合；载体为多孔氧化铝、氧化钛、蒙脱土、高岭土、分子筛中的一种或两种以上的组合；氧化剂为次氯酸钠、亚氯酸钠、高锰酸钾和三氯乙酸十六烷基酯中的一种或两种以上的组合。本发明制备技术简单、价格低廉，净化效率高、无二次污染，且产品不易失活可长期使用。

技术领域

本发明属于环境净化领域，具体涉及一种复合型催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会的不断发展，人类的生活品质也随之提高，因而对产品的需求促使了工业的飞速发展。但由人类活动排放的废气也随之加剧，带来了一系列环境污染问题。

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)作为主要的空气污染物，其引发的污染问题日益得到重视。以甲苯、甲醛为代表的五苯三醛是典型的VOCs，长期接触会对人体神经系统等部位造成损伤，并使致癌的可能性大大增加。

另外，随着现代人们生活和工作方式的改变，人们在室内的时间越来越长，室内空气质量的好坏直接影响到人类的健康状况。因此，对室内空气中挥发性有机化合物以及病毒、细菌等微生物污染的去除引起了研究者的广泛关注。

目前，通常采用吸附、光催化、臭氧氧化、等离子、负离子等方法消除空气中微生物或化学污染物，但以上方法均存在一定的不足具体如下：

吸附法，其采用的吸附材料一般为多孔材料(活性炭、硅胶、沸石等)等，在真实环境中，多种污染物同时共存于空气中，以活性炭为代表的传统吸附材料存在不同污染物的竞争吸附，当多种气体污染物同时存在时，吸附材料无法同时脱除所有污染物，吸附效果较差。此外，吸附法另一个亟需解决的问题是只能将污染物转移到吸附剂中而没有彻底清除，当吸附剂饱和时需对其进行再生处理，并且吸附的污染物在某些条件下会发生脱附现象，对空气造成二次污染；

光催化法，是利用ZnO、TiO₂等光催化剂将吸附于表面的污染物氧化为CO₂和H₂O，具有一定应用前景。但光催化所用的紫外光源造价高、使用寿命短；其次，光催化氧化甲醛常伴随有副产物的生成，如CO、O₃、HCOOH等；另外，由于光催化技术对于低浓度污染物的脱除效率很低，而室内空气中污染物的浓度一般低于1ppm，这对光催化技术的应用提出了挑战。因此，光催化降解VOCs技术的实际应用有一定的难度。

等离子法，去除VOCs效率较好，但其设备成本高，能耗大，不利于实际应用，同时也会CO、O₃和氮氧化物等副产物的产生，对空气造成二次污染。

臭氧氧化法，臭氧是一种氧化性极强的气体，可以破坏有机物中的分子键，达到降解污染物的目的。但单一使用臭氧氧化需要较高的臭氧浓度，而且效率较低，对部分有机物的降解效果不明显。同时，如果采用臭氧消毒需要需要高浓度，且其杀菌速度较慢，如在标准点位下，臭氧在气相中杀灭霉菌时间需要100min，且在室内净化消毒不可人机共处。

为克服以上技术难题，专利CN106215978A，公开了一种以介孔分子筛SBA-15为载体，负载过渡金属氧化物Mn、Co、Fe等活性组分，但其催化剂需要与等离子联用才能有效消除VOCs；CN105536825A公开一种负载二氧化氯的催化剂用于杀菌和消毒，但其净化VOCs效果较弱，催化剂使用寿命较短。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种复合型催化剂及其制备方法，同时提供其应用是本发明的又一发明目的。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：