[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

本发明提供了一种臭氧分解催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将不可溶性锰盐和可溶性锆盐与溶剂混合，搅拌后经干燥处理得到混合物料；(2)对步骤(1)得到的混合物料进行焙烧处理后得到所述臭氧分解催化剂，本发明在锰氧化物中掺杂少量锆，可以明显提高催化剂的稳定性和催化性能，同时提高了所述催化剂的耐水性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种臭氧分解催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

大气层中超过90％的臭氧处于距离地面20～30km的平流层内，平流层的臭氧层吸收了210～290nm波段的全部太阳紫外辐射，从而保护地球上的生命免受强紫外辐射的影响；剩余不到10％的臭氧处于对流层内，它并非来自直接污染排放，而是挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NO_x)在太阳光照射下发生光化学反应的产物，是典型的二次污染物，也是造成我国区域大气复合污染的重要因素之一。当对流层臭氧特别是近地面臭氧超过自然水平时，会对人体健康、生态系统、气候变化等方面产生显著影响。

目前，处理臭氧的常用方法有活性炭法、热分解法、液体吸收法和催化分解法。活性炭作为一种简单、低成本的方法，常用于低浓度O₃的去除；用活性炭处理高浓度O₃的过程耗热量很大，如果处理不当，很容易爆炸；此外，活性炭很容易失活，需要频繁再生或更换，而且去除效率受湿度、气流、压力、浓度等因素的影响很大，存在很大的局限性。通过热分解去除O₃需要将气体加热至约400℃，这对高浓度O₃具有良好的去除效率；然而，该方法不能用于室外和室内O₃去除，仅适用于高浓度工业废气的处理。用于液体吸收的试剂主要是硫代硫酸钠或亚硫酸钠，这种方法最大的问题是废液难以处理。O₃的催化分解因其反应条件温和、处理效率高、环境友好、安全可靠等优点而成为研究热点。

CN111974380A公开了一种臭氧分解催化剂及其制备方法，制备方法包括：称取纳米溶胶并搅拌；称取可溶性三价铈盐加入去离子水搅拌溶解后，缓慢滴加至纳米溶胶中；往混合浆液中滴加羧基酸，将混合浆液调节至pH＝2～4并搅拌2～10h，备用；称取高锰酸钾加入去离子水中搅拌溶解，然后缓慢滴入的混合浆液中，搅拌24～48h；将所得的浆液进行抽滤，将滤饼在80～120℃烘干，即得到臭氧分解催化剂。

CN113559848A公开了一种高活性臭氧分解锰基催化剂及其制备方法，所述催化剂为具有尖晶石结构的混合价态锰氧化物四氧化三锰，通过以下方法制备：将二价锰源、过硫酸铵、去离子水混合，充分搅拌，在水热条件70～140℃下，保持4～8h，其中二价锰源和过硫酸铵的摩尔比为1:(0.5～2)；然后将过滤得到的固体，60～110℃条件下干燥3～12h，最后在200～400℃还原气氛条件下焙烧4～8h。

锰氧化物(MnO_x)在众多金属氧化物催化剂中因其高活性(甚至和部分贵金属活性相当)脱颖而出，但在高湿度下会迅速失活。因此，提高锰基催化剂的耐水性是研究臭氧分解催化剂的一个难点。

发明内容

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，本发明在锰氧化物中掺杂少量锆，可以明显提高催化剂的稳定性和催化性能，同时提高了所述催化剂的耐水性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种臭氧分解催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将不可溶性锰盐和可溶性锆盐与溶剂混合，搅拌后经干燥处理得到混合物料；

(2)对步骤(1)得到的混合物料进行焙烧处理后得到所述臭氧分解催化剂。