一种高效耐湿臭氧分解催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效耐湿臭氧分解催化剂及其制备方法，属于臭氧净化催化剂技术领域。本发明专利技术的高效耐湿臭氧分解催化剂以锰、铜、镍和钴的氧化物作为活性组分，其制备方法为溶胶凝胶法，制备过程为将四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴溶于去离子水中得到硝酸盐溶液，将硝酸盐溶液缓慢加入柠檬酸和阳离子表面活性剂的混合溶液中，通过氨水调节混合溶液的酸碱度后恒温搅拌得到凝胶，将凝胶经干燥后进行煅烧得到臭氧分解催化剂。本发明专利技术的制备方法简单、成本低，解决了臭氧分解催化剂耐湿性较差的问题，同时提高了分解臭氧的效率，臭氧分解催化剂使用寿命长，连续使用一个月分解臭氧效率未见降低。

A high efficiency wet ozone decomposition catalyst and preparation method thereof

The invention discloses a high efficiency wet ozone decomposition catalyst and a preparation method thereof, belonging to the technical field of ozone purification catalyst. The invention of the high efficiency wet ozone decomposition catalyst with manganese, copper, nickel and cobalt oxide as active component and its preparation method for sol gel method, the preparation process is the four hydrated manganese nitrate and cupric nitrate trihydrate, nickel nitrate hydrate six and six hydrated cobalt nitrate dissolved in deionized water in nitrate solution the mixed solution, the nitrate solution was slowly added citric acid and cationic surfactant in the mixed solution is adjusted by ammonia pH after thermostatic mixing gel, the gel is dried by calcining the ozone decomposition catalyst. The preparation method of the invention is simple, low cost, solve the ozone decomposition catalyst wet resistance is poor, while improving the efficiency of decomposition of ozone, ozone decomposition catalyst and long service life, continuous use for a month without reducing the efficiency of ozone decomposition.

【技术实现步骤摘要】
一种高效耐湿臭氧分解催化剂及其制备方法
本专利技术属于臭氧净化催化剂
，更具体的说，涉及一种高效耐湿臭氧分解催化剂及其制备方法。
技术介绍
近地面大气环境中的臭氧主要是由挥发性有机物和氮氧化物在光照下所产生的二次污染物。参考中华人民共和国环保部颁发的《2015中国环境状况公报》，2015年北京、上海、江苏、浙江、河北、辽宁等工业发达地区臭氧污染程度相比2014年上升明显，多个地区臭氧按年评价规定计算，浓度明显超过《环境空气质量标准》中所规定的160微克/立方的限值。此外，在日常生活中，人们接触到的打印机、复印机、紫外灯和各类家用电器在工作时均可能会向周围环境中释放臭氧，与大气中的臭氧叠加后会给人们的身体健康构成较大威胁。低浓度臭氧可以消毒、杀菌，但高浓度臭氧则对人体有极大危害，《中国居住区大气中臭氧卫生标准》GB18066-2000和《室内空气中臭氧卫生标准》GB/T18202-2000均规定臭氧浓度不得高于100微克/立方。根据美国国家环保局和世界卫生组织的相关研究，臭氧污染会对人体的呼吸系统、心血管系统、中枢神经系统等造成危害，臭氧24小时平均浓度每提升40微克/立方，会导致非正常死亡率提升0.6％。近些年，臭氧所造成的危害也逐渐引起人们的重视，在臭氧超标的场所进行臭氧净化分解具有十分显著的意义，目前对空气中臭氧的治理方法主要有活性炭吸附法、药液吸收法、热分解法、稀释法、和催化分解法等。前几种方法存在能耗高、产生二次污染物和处理量小等局限性，而催化分解臭氧可以较好的弥补以上方法的不足，能够满足高分解率、长期稳定、安全、经济等要求，是比较理想的臭氧处理方法，也是现有最具有可行性的一种方法。目前用于臭氧分解的催化剂大多为含锰催化剂，含过渡金属催化剂和贵金属催化剂，但现有常用的臭氧分解催化剂往往存在制备工艺复杂，成本高，抗湿性差，臭氧分解效率不高等问题，从而限制了臭氧分解催化剂的广泛应用。因此，研制出一种制备工艺简单，成本低廉，且在不同湿度下均可以高效处理环境中臭氧的催化剂对于减轻臭氧的危害具有重大的意义，同时具有良好的应用前景。经检索，关于提高臭分解催化剂的分解效率和抗湿性能的专利报道已有相关公开。如，中国专利CN1259398A公开了一种臭氧分解催化剂及其制备方法，该申请案的臭氧分解催化剂以活性炭为载体，以3～8％(重量)MnO2和3～8％(重量)镍或铜或钴的氧化物为活性组分，采用浸渍-沉积法制备，即将硝酸锰和镍或铜或钴的硝酸盐溶于蒸馏水中，浸入活性炭后于100-120℃下干燥；再浸入30-40％(重量)的碳酸钠溶液中，于100-120℃下干燥，经蒸馏水洗涤、再于100-120℃下干燥制得催化剂。中国专利申请号为201210082986.2，申请日为2012年3月26日的申请案公开了一种用于催化分解臭氧的锰基复合氧化物催化剂及其制备方法，该申请案的催化剂包括锰氧化物和至少一种过渡金属氧化物，其制备方法采用均匀沉淀法或水热合成法。采用上述两个申请案的制备方法在一定程度上均能够提高催化剂的催化活性和抗湿性能，但申请案1制备的催化剂在空速不大的情况下(不超过2万)，其寿命仅到2000小时，使用寿命较短，无法推广。申请案2的制备工序为均匀沉淀法或水热合成法，其中沉淀法工序相对复杂，产量小，同时水洗过程会产生大量碱性废液，不适合批量化生产，水热法需要用到反应釜，加热时间很长，受到反应釜的限值，产量很低，从而在一定程度上限制了其推广应用。又如，中国专利申请号为201510658187.9的申请案公开了一种镧基钙钛矿型氧化物催化臭氧降解水中新型污染物方法，该申请案的新型镧基钙钛矿型氧化物催化剂的制备步骤如下：(1)称取0～2g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在室温下溶于10～50ml去离子水中；(2)在上述溶液中加入2～8mmol硝酸镧和2～8mmol硝酸钴并搅拌，将溶液升温至60～80℃，并进一步搅拌30～60分钟；(3)待溶液温度降为室温后，逐滴加入4.0mol/LNaOH至pH为12～13，溶液逐渐变为悬浮液；(4)将悬浮液在60～80℃下搅拌6～8小时，然后在室温下搅拌10～14小时；(5)干燥，将步骤(4)所获得的样品的无定形前体放入烘箱中，在90～110℃下进行干燥结晶。(6)煅烧，经步骤(5)得到的干燥粉末在700～800℃下煅烧3.8～4.2小时；(7)冷却，自然降温至室温。但该申请案的制备过程需要加入大量的NaOH，然后得到的无定形前体需要多次过滤、水洗，制备工序较为复杂，且会产生很多碱性废液需要进行处理，环境污染严重，不适合批量生产。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的之一是为了克服现有常用臭氧分解催化剂的臭氧分解效率不高，受环境湿度影响较大的不足，提供了一种高效耐湿臭氧分解催化剂。本专利技术的臭氧分解催化剂的分解效率较高，且能够有效避免环境湿度对分解效率的影响，抗湿性较好。本专利技术的第二个目的是提供了一种高效耐湿臭氧分解催化剂的制备方法，该方法简单易行，成本低，所得高效耐湿臭氧分解催化剂的分解效率受环境湿度影响较小，使用寿命较长。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种高效耐湿臭氧分解催化剂，所述催化剂为由锰、铜、镍和钴的氧化物组成的全活性组分催化剂。本专利技术的一种高效耐湿臭氧分解催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将锰、铜、镍和钴的硝酸盐溶于去离子水中，搅拌均匀得到硝酸盐溶液；(2)将柠檬酸和阳离子表面活性剂依次溶解于去离子水中，得到微观形貌调节溶液；(3)将得到的硝酸盐溶液缓慢加入微观形貌调节溶液中，并恒温搅拌，通过氨水调节混合溶液的酸碱度形成溶胶，继续搅拌直至形成粘滞的稠状凝胶体；(4)将形成的稠状凝胶体干燥后煅烧即得到如权利要求1所述的高效耐湿臭氧分解催化剂。更进一步的，所述步骤(1)中锰、铜、镍和钴的硝酸盐分别采用四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴，且四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴的摩尔比为(30～80):(10～50):(5～20):(5～20)。更进一步的，所述四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴的摩尔比为50:25:15:10。更进一步的，所述步骤(2)中柠檬酸的物质的量为硝酸盐溶液中阳离子物质的量的1～4倍；所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氢氧化铵、十四烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基溴化铵中的任意一种或者至少两种的混合物，其物质的量为硝酸盐溶液中阳离子物质的量的0.01～0.1。更进一步的，所述柠檬酸的物质的量为硝酸盐溶液中阳离子物质的量的2倍，所述阳离子表面活性剂物质的量为硝酸盐溶液中阳离子物质的量的0.05。更进一步的，所述步骤(3)中的搅拌温度为40～70℃，通过氨水调节溶胶的pH值为2～5。更进一步的，所述步骤(4)中稠状凝胶体的干燥温度为110～140℃，干燥时间为1～2小时，煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为2～4小时。更进一步的，本专利技术的制备方法还包括将纤维活性炭、颗粒活性炭、蜂窝活性炭、蜂窝陶瓷、蜂窝铝板、分子筛、泡沫镍网或陶瓷微球浸于步骤(3)得到的稠状凝胶体的步骤，然后再取出烘干并煅烧得到负载于载体上的臭氧分解催化剂。3.有益效果采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效耐湿臭氧分解催化剂，其特征在于：所述催化剂为由锰、铜、镍和钴的氧化物组成的全活性组分催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种高效耐湿臭氧分解催化剂，其特征在于：所述催化剂为由锰、铜、镍和钴的氧化物组成的全活性组分催化剂。2.一种高效耐湿臭氧分解催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将锰、铜、镍和钴的硝酸盐溶于去离子水中，搅拌均匀得到硝酸盐溶液；(2)将柠檬酸和阳离子表面活性剂依次溶解于去离子水中，得到微观形貌调节溶液；(3)将得到的硝酸盐溶液缓慢加入微观形貌调节溶液中，并恒温搅拌，通过氨水调节混合溶液的酸碱度形成溶胶，继续搅拌直至形成粘滞的稠状凝胶体；(4)将形成的稠状凝胶体干燥后煅烧即得到如权利要求1所述的高效耐湿臭氧分解催化剂。3.根据权利要求2所述的一种高效耐湿臭氧分解催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中锰、铜、镍和钴的硝酸盐分别采用四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴，且四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴的摩尔比为(30～80):(10～50):(5～20):(5～20)。4.根据权利要求3所述的一种高效耐湿臭氧分解催化剂的制备方法，其特征在于：所述四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍和六水合硝酸钴的摩尔比为50:25:15:10。5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种高效耐湿臭氧分解催化剂的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦涛，张纪文，陆朝阳，徐遵主，孙永嘉，
申请(专利权)人：南京大学环境规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32