[发明专利]一种金属基整体式催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种金属基整体式催化剂及其制备方法，所述制备方法包括：将前驱液经雾化后通过火焰场，经热泳在金属基体上沉积形成涂层，得到所述金属基整体式催化剂。通过对制备工艺的设计，使得制备过程中金属基体里金属元素的向外溶出会形成氧化物中间层，氧化物中间层提升了所得金属基整体式催化剂中催化涂层和金属基体的结合力同时增强了催化剂的活性，提高催化剂对臭氧的分解能力。

技术领域

本发明涉及臭氧催化领域，具体涉及一种金属基整体式催化剂及其制备方法。

背景技术

臭氧是一种常见的室内气态污染物。室内臭氧的污染除了室外臭氧的侵入，还来源于复印机、激光打印机和臭氧消毒机等一些现代设备的排放。室内臭氧的污染给人类带来了诸多健康问题，包括肺功能下降，增加如哮喘等呼吸道疾病的发生频率。由于其毒性，美国职业安全与健康管理局(OSHA，United States)将人类在8小时内对臭氧的最大允许暴露量设定为0.10ppm。《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)要求室内臭氧浓度不得超过0.16mg/m³(0.07ppm)。因此，迫切需要开发消除室内臭氧的有效方法，以保护人类健康免受环境中日益增加的臭氧暴露的影响。

在诸多控制臭氧污染的技术中，催化氧化由于其温和的使用条件，高效的净化效率以及低廉的成本从而得到了广泛的应用。Cu₂O(Gong,Li et al.2017)，Ag₂O(Imamura,Ikebata et al.1991)和NiO(Stoyanova,Konova et al.2006)等P型金属氧化物催化剂对臭氧有良好的催化降解能力。但是，这些粉体催化剂在实际应用时，通常需要进一步制成颗粒或者涂敷在多孔载体上，使得整体式催化剂的制备步骤繁琐。此与同时，从工程角度来看，金属整体式催化剂由于其尺寸小、压降低、传质传热高效，因此较粉末催化剂和颗粒催化剂在应用中更具优势。但是，由于金属基体表面光滑、比表面积小，且催化剂陶瓷涂层与基体由于热膨胀系数不匹配，因此存在涂层在金属基体上牢固度不高等问题。

如CN107983348A公开了一种臭氧分解P型金属氧化物Cu₂O整体式催化剂的制备方法，此方法需要多个步骤。首先使用抗坏血酸、甲醛等还原剂在碱性环境中还原铜得到沉淀，沉淀再然后经过离心、多次洗涤得到浆料，最后再将基体浸渍于浆料烘干得到催化剂。

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金属基整体式催化剂及其制备方法，通过本发明所得的催化剂，制备过程中金属基体里金属元素的向外溶出会形成氧化物中间层，提升催化涂层和金属基体的结合力同时增强了催化剂的活性，提高催化剂对臭氧的分解能力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种金属基整体式催化剂的制备方法，所述制备方法包括：将前驱液经雾化后通过火焰场，经热泳在金属基体上沉积形成涂层，得到所述金属基整体式催化剂。

通过对制备工艺的设计，使得制备过程中金属基体里金属元素的向外溶出会形成氧化物中间层，氧化物中间层提升了所得金属基整体式催化剂中催化涂层和金属基体的结合力同时增强了催化剂的活性，提高催化剂对臭氧的分解能力。

本发明中的中间层不同于传统的涂层和金属基体物理型的结合方式，而是属于化学反应型的结合，因此催化涂层和金属基体的结合力强。其次基体金属的溶出形成的金属氧化物可以和沉积的催化涂层的氧化物相互之间形成协同效应，增强对臭氧的分解能力。

作为本发明优选的技术方案，所述前驱液中溶剂为液相标准燃烧焓≤4600kJ/mol的有机溶液，例如可以是4600kJ/mol、4400kJ/mol、4200kJ/mol、4000kJ/mol、3800kJ/mol、3600kJ/mol、3400kJ/mol、3200kJ/mol、3000kJ/mol、2000kJ/mol或1000kJ/mol等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。