[发明专利]一种用于臭氧分解的催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种用于臭氧分解的催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂为拥有镍铁水滑石结构的层状双金属氢氧化物，所述催化剂中镍元素和铁元素的摩尔比为(2.5‑3.5):1，将其用于催化分解臭氧，在臭氧浓度为40ppm、测试温度为30℃、相对湿度为65％，空速为840,000mL/g/h的条件下，催化反应进行6h后，其催化臭氧分解的转化率最高可达89％；同时本发明所述催化剂的结构稳定性较高，在上述测试条件下，催化反应进行120h后，其催化臭氧分解的效率最高仍可达79％。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种用于臭氧分解的催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

臭氧是地球大气中一种微量气体，大气中90％以上的臭氧存在于大气层的上部或平流层，离地面有10～50千米，这才是需要人类保护的大气臭氧层。还有少部分的臭氧分子在近地面，仍能对阻挡紫外线有一定作用。但是，目前地面附近大气中的臭氧浓度有快速增高的趋势，虽然臭氧在平流层起到了保护人类与环境的重要作用，但若其在对流层浓度增加，则会对人体健康产生有害影响；臭氧对眼睛和呼吸道有刺激作用，对肺功能也有影响，较高浓度的臭氧对生态系统也是有害的。

CN109985633A中公开了一种臭氧分解催化剂，在催化剂载体上负载有氧化铁与二氧化锰，氧化铁与催化剂载体的重量比为(0.07～0.6):1，二氧化锰与催化剂载体的重量比为(0.08～0.8):1；其制备方法包括：将Fe(NO₃)₃·9H₂O加入Mn(NO₃)₂溶液中形成混合溶液；将催化剂载体加入混合溶液中，用氨水调节混合溶液的pH值为8～9，形成混合浆料；将混合浆料置于陶瓷托盘中，烘干得到催化剂粉体；将粉体放入马弗炉中，在N₂保护下焙烧，焙烧结束后，在N₂保护下冷却至180～200℃，停止通N₂，自然冷却至室温，即得到臭氧分解催化剂，此方案所述催化剂的制备过程需高温处理，能耗较高。

CN106824218A公开了一种高效耐湿臭氧分解催化剂及其制备方法，所述催化剂以锰、铜、镍和钴的氧化物作为活性组分，其制备方法为溶胶凝胶法，制备过程中将四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴溶于去离子水中得到硝酸盐溶液，将硝酸盐溶液缓慢加入柠檬酸和阳离子表面活性剂的混合溶液中，通过氨水调节混合溶液酸碱度后恒温搅拌得到凝胶，之后经干燥、煅烧，得到所述催化剂；此方案所述方法的制备过程中需加入阳离子表面活性剂和柠檬酸，且催化剂的制备过程中需煅烧，能耗高，使得所述催化剂的制备成本较高。

因此，开发一种耐高空速、具有高的催化稳定性且制备方法简单的臭氧分解催化剂及其制备方法仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于臭氧分解的催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂为拥有镍铁水滑石结构的层状双金属氢氧化物，所述催化剂中镍元素和铁元素的摩尔比为(2.5-3.5):1，将其用于催化分解臭氧，在臭氧浓度为40ppm、测试温度为30℃、相对湿度为65％，空速为840,000mL/g/h的条件下，催化反应进行6h后，其催化臭氧分解的转化率最高可达89％；同时本发明所述催化剂的结构稳定性较高，在上述测试条件下，催化反应进行120h后，其催化臭氧分解的效率最高仍可达79％。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于臭氧分解的催化剂，所述催化剂为镍铁水滑石结构，其中，Ni元素和Fe元素的摩尔比为(2.5-3.5):1，例如2.5:1、2.6:1、2.7:1、2.8:1、2.9:1、3:1、3.1:1、3.2:1、3.3:1、3.4:1或3.5:1等。