一种常温快速分解臭氧的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种常温快速分解臭氧的催化剂及其制备方法，属于大气污染治理技术领域。该方法主要采用Cu/Fe/Mg/Ca/Rh/Pd/Co/Ni/Mn/Ce的氧化物中一种或两种以上作为活性组分，以蜂窝陶瓷、ZSM‑5、SBA‑15、海绵网状或纤维状滤网作为载体，制得臭氧催化剂，所得催化剂性能佳，可在常温实现对臭氧高达99％的去除效率；可广泛应用于各类高臭氧污染源，如臭氧氧化、紫外光解等末端臭氧分解，空气净化器、杀菌消毒柜、静电复印机等采用高压放电的电气设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种常温快速分解臭氧的催化剂及其制备方法，属于大气污染治理

技术介绍
常温下，臭氧为一种有特殊臭味的淡蓝色气体。因其具有极强的氧化性能，故广泛应用于消毒杀菌、三废治理、空气净化等方面。然而，过高浓度的臭氧对人体健康极具危害，因此解决控制其排放一直是科研工作者们关注的热点。目前常采用的臭氧分解方法主要有吸附法、洗涤法、热分解法和催化分解法。其中吸附法和洗涤法是采用外物捕集作用，利用臭氧不稳性自行分解；热分解法是采用270℃左右高温使臭氧快速分解；催化分解法是采用催化剂降低反应活化能使其快速分解。前三种方法均存在效率低、反应慢或高耗能等问题，而催化分解法能够在常温下快速分解臭氧，不产生二次污染物，故其成为当前臭氧分解的最佳选择。尽管催化分解法相对其它方法表现出一些明显的优势，但是现有臭氧催化剂仍然存在不足。贵金属类现有臭氧催化剂由于其昂贵的造价阻碍了广泛应用，而非贵金属类臭氧催化剂大多存在活性组分易流失、使用寿命短等缺陷。
技术实现思路
针对现有臭氧催化剂存在的不足，本专利技术提供一种活性组分粘着性好且分布均匀、催化效率高、使用寿命长的常温下能够快速分解臭氧的催化剂及其制备方法，制备方法包括浸渍法、混合法、离子交换法和固相研磨法等。本专利技术的技术方案为：一种常温快速分解臭氧的催化剂，以蜂窝陶瓷、ZSM-5或SBA-15作为第一载体，在其孔道内表面涂覆一层γ-Al2O3涂层作为第二载体，并以Cu、Fe、Mg、Ca、Rh、Pd、Co、Ni、Mn、Ce的氧化物中的一种或两种以上作为活性组分；第二载体占第一载体质量的15-35％；活性组分含量占第一载体质量的4.5-9％。进一步地，所述的γ-Al2O3涂层由γ-Al2O3型活性氧化铝配制成铝溶胶后在第一载体上涂覆而成。进一步地，活性组分的总负载量为32-45g/L。上述的常温快速分解臭氧的催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)第一载体预处理；将蜂窝陶瓷、ZSM-5或SBA-15浸渍于硝酸或蒸馏水中10-150分钟，电动搅拌10-150分钟；然后80-200℃干燥1-8小时；(2)γ-Al2O3溶胶配制；将γ-Al2O3型活性氧化铝与蒸馏水混合搅拌至完全分散，电动搅拌10-150分钟；γ-Al2O3型活性氧化铝占分散液质量的1.5-20％；(3)浸渍液配制；将Cu、Fe、Mg、Ca、Rh、Pd、Co、Ni、Mn、Ce一种或两种以上的硝酸盐配制成溶液；(4)γ-Al2O3涂覆；将步骤(1)所得第一载体浸渍在步骤(2)所得γ-Al2O3溶胶中0.5-6小时后取出，γ-Al2O3溶胶与第一载体的体积比为0.08～0.5，200-700℃焙烧5-15小时，得到涂覆γ-Al2O3的第一载体；(5)活性氧化物负载；将步骤(4)所得涂覆γ-Al2O3的第一载体浸渍在步骤(3)所得浸渍液中10-180分钟后取出，100-700℃焙烧1-15小时，得到最终产品，即常温快速分解臭氧的催化剂。进一步地，电动搅拌的转速为10-200转/分钟。在研究和探索过程中，专利技术人惊喜地发现，由于γ-Al2O3涂层和活性金属的不同配比，所得的催化剂在最终的性能上产生显著的差异，同时也产生了不同的适应性，即合适的配比才能有效地分解臭氧。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术所得分解臭氧的催化剂性能优良，可在常温下实现对臭氧99％的去除效率；(2)本专利技术的生产过程工艺简单，方便工业化生产；(3)本专利技术的原材料来源广，价格低，极大地降低了催化剂的生产成本。附图说明图1为涂覆γ-Al2O3蜂窝陶瓷孔径分布图。图2为不同实施例的测试结果图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术并不限于此。实施例1(1)蜂窝陶瓷预处理：将蜂窝陶瓷浸渍在蒸馏水中1小时，电动搅拌30分钟，转速为30转/分钟；之后置于温度为150℃的烘箱干燥2小时；(2)γ-Al2O3溶胶配制：将市售的20gγ-Al2O3型活性氧化铝加入150ml蒸馏水中，恒温60℃搅拌至完全分散，电动搅拌30分钟，转速为60转/分钟；(3)浸渍液配制：硝酸锰、硝酸铈和蒸馏水按质量比3:7:10混合搅拌至完全溶解；(4)γ-Al2O3涂覆；将步骤(1)中的蜂窝陶瓷浸渍在步骤(2)中的γ-Al2O3溶胶中1小时后取出，焙烧6小时，温度为450℃；(5)活性组分负载：将步骤(4)的蜂窝陶瓷浸渍在步骤(3)的浸渍液中2小时后取出，焙烧6小时，温度为450℃。臭氧催化剂性能说明：将上述臭氧催化剂置于反应器中，常温下通入50ppm臭氧时，去除效果为76％，空速为20000hr-1。实施例2(1)蜂窝陶瓷预处理：将蜂窝陶瓷浸渍在蒸馏水中1小时，电动搅拌30分钟，转速为30转/分钟；之后置于温度为150℃的烘箱干燥2小时。(2)γ-Al2O3溶胶配制：将市售的20gγ-Al2O3型活性氧化铝加入150ml蒸馏水中，恒温60℃搅拌至完全分散，电动搅拌30分钟，转速为60转/分钟。(3)浸渍液配制：将硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈和蒸馏水按质量比2:3:7:10混合搅拌至完全溶解。(4)γ-Al2O3涂覆；将步骤(1)中的蜂窝陶瓷浸渍在步骤(2)中的γ-Al2O3溶胶中1小时后取出，焙烧6小时，温度为450℃。(5)活性组分负载：将步骤(4)的蜂窝陶瓷浸渍在步骤(3)的浸渍液中2小时后取出，焙烧6小时，温度为450℃。臭氧催化剂性能说明：将上述臭氧催化剂置于反应器中，常温下通入50ppm臭氧时，去除效果达82％，空速为20000hr-1。实施例3(1)蜂窝陶瓷预处理：将蜂窝陶瓷浸渍在蒸馏水中1小时，电动搅拌30分钟，转速为30转/分钟；之后置于温度为150℃的烘箱干燥2小时。(2)γ-Al2O3溶胶配制：将市售的20gγ-Al2O3型活性氧化铝加入150ml蒸馏水中，恒温60℃搅拌至完全溶解，电动搅拌30分钟，转速为60转/分钟。(3)浸渍液配制：将硝酸铜、硝酸钴、硝酸锰、硝酸铈和蒸馏水按质量比2:2:3:7:10混合搅拌至完全溶解。(4)γ-Al2O3涂覆；将步骤(1)中的蜂窝陶瓷浸渍在步骤(2)中的γ-Al2O3溶胶中1小时后取出，焙烧6小时，温度为450℃。(5)活性组分负载：将步骤(4)的蜂窝陶瓷浸渍在步骤(3)的浸渍液中2小时后取出，焙烧6小时，温度为450℃。臭氧催化剂性能说明：将上述臭氧催化剂置于反应器中，常温下通入50ppm臭氧时，去除效果达88％，空速为20000hr-1。实施例4(1)蜂窝陶瓷预处理：将蜂窝陶瓷浸渍在蒸馏水中1小时，电动搅拌30分钟，转速为30转/分钟；之后置于温度为150℃的烘箱干燥2小时。(2)γ-Al2O3溶胶配制：将市售的20gγ-Al2O3型活性氧化铝加入150ml蒸馏水中，恒温60℃搅拌至完全分散，电动搅拌30分钟，转速为60转/分钟。(3)浸渍液配制：将硝酸铜、硝酸镍、硝酸锰、硝酸铈和蒸馏水按质量比2:4:3:7:10混合搅拌至完全溶解。(4)γ-Al2O3涂覆；将步骤(1)中的蜂窝陶瓷浸渍在步骤(2)中的γ-Al2O3溶胶中1小时后取出，焙烧6小时，温度为450℃。(5)活性组分负载：将步骤(4)的蜂窝陶瓷浸渍在步骤(3)的浸渍液中2小时后取出，焙烧6小时，温度为450℃。臭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种常温快速分解臭氧的催化剂，其特征在于，以蜂窝陶瓷、ZSM‑5或SBA‑15作为第一载体，在其孔道内表面涂覆一层γ‑Al2O3涂层作为第二载体，并以Cu、Fe、Mg、Ca、Rh、Pd、Co、Ni、Mn、Ce的氧化物中的一种或两种以上作为活性组分；第二载体占第一载体质量的15‑35％；活性组分含量占第一载体质量的4.5‑9％。

【技术特征摘要】
1.一种常温快速分解臭氧的催化剂，其特征在于，以蜂窝陶瓷、ZSM-5或SBA-15作为第一载体，在其孔道内表面涂覆一层γ-Al2O3涂层作为第二载体，并以Cu、Fe、Mg、Ca、Rh、Pd、Co、Ni、Mn、Ce的氧化物中的一种或两种以上作为活性组分；第二载体占第一载体质量的15-35％；活性组分含量占第一载体质量的4.5-9％。2.根据权利要求1所述的常温快速分解臭氧的催化剂，其特征在于，所述的γ-Al2O3涂层由γ-Al2O3型活性氧化铝配制成铝溶胶后在第一载体上涂覆而成。3.根据权利要求1所述的常温快速分解臭氧的催化剂，其特征在于，所述的活性组分的总负载量为32-45g/L。4.权利要求1至3任一项所述的常温快速分解臭氧的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)第一载体预处理；将蜂窝陶瓷、ZSM-5或SBA-15浸渍于硝酸或蒸馏水中10-150分钟，电动搅拌10-150分钟；然后80-200℃干燥1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，张俊丰，王靖，李小芝，蔡英，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43