[发明专利]一种抗VOCs干扰的臭氧分解催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种抗VOCs干扰的臭氧分解催化剂及其制备方法和用途，所述制备方法以摩尔比(0.5～1):(3～6)的二价锰盐和高锰酸钾为原料，溶解在水中，依次经水热反应、烘干和焙烧制备得到了由δ晶型转化为α晶型的长纳米线结构的二氧化锰催化剂。该催化剂在室温下催化分解含VOCs的臭氧气体时，可以很好地抵抗VOCs干扰将其氧化成碳氧化物并高效催化臭氧分解，适合大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种抗VOCs干扰的臭氧分解催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

臭氧是一种有点鱼腥气味的淡蓝色气体，比氧气的氧化性更强。臭氧属于光化学烟雾的有害成分，在近地面是一种温室气体，且对生态系统有着强烈的破坏，包括植物叶片坏死、脱落，农作物减产等。同时，臭氧也是常见的室内空气污染物之一，对人体健康构成巨大威胁。吸入过量会强烈刺激人的呼吸系统，引起咽喉肿痛、支气管炎和肺气肿等呼吸道疾病，甚至造成人的神经中毒，表现为头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；同时对人体皮肤也有破坏作用，出现皮肤起皱、黑斑等；此外，破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，致使孕妇生畸形儿。除了氮氧化物和碳氢化合物在紫外线作用下产生臭氧以及复印件等家用电器产生的臭氧外，臭氧作为一种强氧化剂用于非均相催化臭氧化处理难降解有机废水领域也会产生含低浓度VOCs的臭氧尾气，该尾气也需要进行有效的处理。

现有分解臭氧气体的方法主要有活性炭吸附法、加热分解法、溶液吸收法、催化分解法等。其中，催化分解法由于能在常温下比较安全、经济、环保地分解臭氧而成为具有应用前景的方法。

CN109985633A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，在氮气保护下焙烧，焙烧结束后，在氮气保护下冷却至180～200℃，停止通氮气，自然冷却至室温，即得到臭氧分解催化剂。该催化剂增加了催化剂表面缺陷，形成更多氧空位，有利于臭氧的吸附分解，在室温下，即可使臭氧得到较高的转化。

CN113083289A公开了一种耐湿高效的臭氧分解剂制备方法，包括同步进行过渡金属离子掺杂与二氧化锰高活性晶相转化，具体为通过在水热法合成二氧化锰的工艺中添加架构材料，首先得到低粒径和高比表面积的介孔二氧化锰材料，再通过后处理反应，实现过渡金属离子助催化剂掺杂和二氧化锰的低催化活性晶相到高催化活性晶相转化，所得的臭氧破坏活性成分再通过常规的造粒工艺最终得到耐高环境湿度的介孔臭氧破坏剂。操作简单，无需额外加热，低温高效降解臭氧尾气，成本低，在高湿度环境下仍能保持优越的催化性能。

CN113145110A公开了硅溶胶改性臭氧催化氧化材料及制备方法，该硅溶胶改性臭氧催化氧化材料以硅烷改性生物炭为基体，用硅溶胶对硅烷改性生物炭进行改性，再将多巴胺改性的二氧化锰负载在硅溶胶处理后硅烷改性生物炭上，煅烧得到硅溶胶改性臭氧催化氧化材料。所述臭氧催化氧化材料，吸附能力强，能够充分利用臭氧，提高臭氧催化氧化污染物的效率，同时过渡金属氧化物具有良好的臭氧分解能力，避免臭氧的二次污染。

但上述臭氧催化剂均不能很好的抵抗VOCs干扰，当处理的废气中含有VOCs时，其会与臭氧催化剂发生较强吸附作用，使得臭氧分解的活性位点被覆盖占据，进而导致臭氧分解催化剂失活。

因此，开发一种可以很好抵抗VOCs干扰的臭氧分解催化剂对于处理含VOCs的臭氧气体具有重要意义。

发明内容