[发明专利]一种助剂掺杂的负载型银锰催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种助剂掺杂的负载型银锰催化剂及其制备方法与应用，所述催化剂的通式为a％M‑b％Ag/δ‑MnO₂，其中a为1‑10之间的自然数；b为1‑10之间的自然数，为质量百分数。所述制备方法包括以下步骤：(1)浸渍处理δ‑MnO₂载体，得到催化剂前体物悬浊液；(2)将步骤(1)得到的催化剂前体物悬浊液依次进行蒸发、干燥以及焙烧后得到所述负载型银锰催化剂；步骤(1)所述δ‑MnO₂载体的制备方法包括水热法、沉淀法、溶胶凝胶法或热分解法中的任意一种。本发明提供的催化剂臭氧分解活性优异，且性能稳定，使用寿命长，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种负载型银锰催化剂，尤其涉及一种助剂掺杂的负载型银锰催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

臭氧是氧的同素异型体，在常温常压下是一种不稳定的淡紫色气体。由于其具有强氧化性以及反应产物无毒无害，故广泛应用于水和空气的脱臭、杀菌，以及废水的脱色、COD去除和氰基有机物的氧化分解。此外，现代工业及居民使用的电器也会产生臭氧，如复印机、高频电视、汽车、空调及飞机等工作时都会产生臭氧。如果环境中的臭氧浓度达0.06mg/m³时，人会出现头痛、喉咙干涩、呼吸道粘膜受损等状况，严重危害人体健康。故臭氧已被列为城市光化学污染的主要污染物之一。

目前臭氧分解的方法主要有：热分解法、活性炭法、电磁波辐射分解法、药液吸收法和催化分解法。前四种方法存在吸收量少、能耗高和产生二次废物等缺点，而催化分解法只产生氧，因此是比较理想的工业臭氧分解方法。

CN 1025532C公开了一种臭氧去除和分离催化剂及其制备方法，所述催化剂含有氧化锰和/或氧化铜，所述制备方法包括：将载体浸入浓度为50-70mt％的市售硝酸锰和/或硝酸铜溶液中，然后取出，在温度为100-250℃的范围内烘烤，烘烤时间为3-10小时，最好是3-8小时。该专利采用锰、铜氧化物作为活性组分来分解臭氧，但氧化锰的抗湿能力和低温活性都有待于提高。

CN 109382092A公开了一种基于活性γ-氧化铝球载体的臭氧氧化催化剂，所述基于活性γ-氧化铝球载体的臭氧氧化催化剂为活性γ-氧化铝球负载的金属氧化物，其中金属氧化物为铁氧化物、铜氧化物、钌氧化物、铈氧化物、钴氧化物、锰氧化物、镍氧化物中的至少一种。所述制备方法包括以下步骤：提供活性γ-氧化铝球，清洗后干燥处理，测试干燥后的活性γ-氧化铝球的吸水率：将所述活性γ-氧化铝球置于容器中，采用等体积浸渍法加入金属氧化物的前驱体溶液，吸附金属氧化物前驱体后于燥处理：将吸附有金属氧化物前驱体的活性γ-氧化铝球放入加热装置中，在250-600℃条件下保温煅烧2-8小时，老化处理后得到基于活性γ-氧化铝球载体的臭氧氧化催化剂。该专利的优点是采用浸渍法制备步骤简单，价格比目前市场上主流厂家的催化剂平均价格低达50％以上，节约成本。然而缺点是负载金属只有一种，单组分催化剂催化效果较差，对COD的去除率较低：且采用的负载方式为等体积浸渍，不能保证足够的催化剂负载量。

CN 106552644A公开了一种难生化废水用臭氧催化剂及其制备方法，所述催化剂及铁和铜作为活性组分，以金作为助剂，以γ-氧化铝作为载体。所述催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)将γ-氧化铝加入到去离子水中清洗，至γ-氧化铝表面的粉体洗净，烘干备用；(2)配制Fe和Cu的混合盐溶液，将步骤(1)中备用的γ-氧化铝放入Fe和Cu的混合盐溶液中浸渍、烘干和焙烧，得到催化剂前体1，冷却备用：(3)配制NaOH溶液，将催化剂前体1放入NaOH溶液中浸泡、烘干和焙烧，得到催化剂前体2，冷却备用；(4)配制Au溶液，将催化剂前体2加入Au溶液中加热反应，然后静止陈化、烘干和焙烧，制得难生化废水用臭氧催化剂。该专利公开的优点是臭氧催化剂的制备方法中，分别对催化剂载体、催化剂前体进行改性，使活性组分达到均匀分散负载的目的，从而对于低浓度的难生化废水具更高的去除率。然而缺点在于制备过程复杂，步骤繁琐，采用Au作为助剂，大大增加了制备成本，不适合广泛推广使用。