降解臭氧的催化剂及其制备方法和降解臭氧的方法技术

本发明专利技术涉及臭氧降解技术领域，具体涉及降解臭氧的催化剂及其制备方法和降解臭氧的方法，所述催化剂包括复合载体和负载在所述复合载体上的活性组分，所述复合载体包含堇青石和微波吸收组分；其中，所述微波吸收组分选自碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、二硫化钨中的至少一种；所述活性组分包含氧化锰和第二金属氧化物；所述第二金属氧化物选自钴、铈、锆、铬和钼的氧化物中的至少一种。本发明专利技术通过将堇青石与微波吸收组分的复合材料作为催化剂载体，能够增加催化剂床层的吸波能力，使催化剂能够吸收微波并转化成热，且响应速度快，催化剂能够快速均匀受热，从而提高臭氧的处理效率。从而提高臭氧的处理效率。

【技术实现步骤摘要】
降解臭氧的催化剂及其制备方法和降解臭氧的方法


[0001]本专利技术涉及臭氧降解
，具体涉及降解臭氧的催化剂及其制备方 法和降解臭氧的方法。

技术介绍

[0002]近年来，臭氧浓度超标的问题逐渐取代PM2.5超标的问题，成为影响城 市空气质量提升的最大障碍，臭氧治理已经成为下一步大气污染治理的主要 目标之一。臭氧的来源主要有两部分，一部分是由工业排放的氮氧化合物和 挥发性有机物(VOCs)发生光化学反应转化产生的，这部分臭氧属于无组 织的，受气温和天气影响较大，目前最好的控制方法是控制臭氧产生的前驱 体，加强VOCs和氮氧化物的治理；另一部分臭氧是工业生产过程中或者气 体治理过程中产生的，这一部分臭氧是有组织的进行排放，需要进行集中治 理。
[0003]有组织排放的臭氧有以下特点：工业生产过程中产生的臭氧浓度较低； 有些生产装置是间歇式运行的，使得臭氧呈间歇式排放。
[0004]目前，有组织排放的臭氧的处理方法为：将臭氧通入含有催化剂的催化 剂床层中进行降解，通过加热催化剂床层使催化剂达到催化反应温度；该方 法具有以下缺点：1、催化剂加热速度慢且加热不均匀；2、催化装置需要长 周期连续运转，不能进行间歇式运转，导致生产能耗大，能量利用率低。因 此，传统的催化降解技术不能满足需求，所以急需开展新型高效臭氧降解技 术的研发。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服传统的催化剂不能满足高效降解臭氧的需求， 提供降解臭氧的催化剂及其制备方法和降解臭氧的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种降解臭氧的催化剂，所述 催化剂包括复合载体和负载在所述复合载体上的活性组分，所述复合载体包 含堇青石和微波吸收组分；其中，所述微波吸收组分选自碳化硅、二氧化钛、 钛酸钡、二硫化钨中的至少一种；
[0007]所述活性组分包含氧化锰和第二金属氧化物；所述第二金属氧化物选自 钴、铈、锆、铬和钼的氧化物中的至少一种。
[0008]本专利技术第二方面提供一种制备前述第一方面所述的催化剂的方法，所述 方法包括：
[0009](1)将氧化镁、氧化铝、二氧化硅和微波吸收组分混合得到的混合物 进行压制成型，得到压样品；接着将所述压样品进行第一焙烧，得到复合载 体；
[0010]将高锰酸钾与锰盐接触进行反应，得到前驱体1；
[0011](2)将第二金属氧化物与所述前驱体1在铝溶胶中进行混合，得到混 合液；
[0012](3)将所述复合载体进行酸化处理，再将所述酸化处理得到的酸化载 体在所述混合液中进行浸渍，得到前驱体2；
[0013](4)将所述前驱体2进行第二焙烧，得到催化剂；
[0014]其中，所述微波吸收组分选自碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、二硫化钨中 的至少一种；
[0015]所述第二金属氧化物选自钴、铈、锆、铬和钼的氧化物中的至少一种。
[0016]本专利技术第三方面提供一种根据前述第二方面所述的方法制备得到的催 化剂。
[0017]本专利技术第四方面提供一种降解臭氧的方法，所述方法包括：在微波存在 下，将臭氧与催化剂接触进行反应，其中，所述催化剂包含前述第一方面或 前述第三方面所述的催化剂。
[0018]通过上述技术方案，本专利技术具有以下技术效果：
[0019]1、本专利技术通过将堇青石与微波吸收组分的复合材料作为催化剂载体， 能够增加催化剂床层的吸波能力，使催化剂能够吸收微波并转化成热，且响 应速度快，催化剂能够快速均匀受热，从而提高臭氧的处理效率；
[0020]2、本专利技术提供的催化剂能够在微波场中展现出高的臭氧降解能力；
[0021]3、本专利技术提供的催化剂能够间歇处理臭氧，催化反应装置不需要长周 期运转，能够降低生产能耗；
[0022]4、催化剂的制备方法简单，适合工业化生产。
具体实施方式
[0023]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这 些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各 个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点 值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视 为在本文中具体公开。
[0024]如前所述，本专利技术第一方面提供一种降解臭氧的催化剂，所述催化剂包 括复合载体和负载在所述复合载体上的活性组分，所述复合载体包含堇青石 和微波吸收组分；其中，所述微波吸收组分选自碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、 二硫化钨中的至少一种；
[0025]所述活性组分包含氧化锰和第二金属氧化物；
[0026]所述第二金属氧化物选自钴、铈、锆、铬和钼的氧化物中的至少一种。
[0027]本专利技术通过将堇青石与微波吸收组分的复合材料作为催化剂载体，并在 该催化剂载体上负载特定的活性组分，使该催化剂在微波场中具有高的催化 活性，能够在无热源的情况下，实现臭氧的快速高效降解。
[0028]在本专利技术的一些优选实施方式中，为了提高所述催化剂的吸波能力和微 波转化能力，优选条件下，所述堇青石与所述微波吸收组分的重量比为2
‑
10： 1，优选3
‑
9：1。
[0029]根据本专利技术，为了提高所述催化剂在微波场中的催化活性，优选条件下， 以所述催化剂的总量计，所述活性组分的重量含量为2wt％
‑
5wt％，例如可以 是2wt％、3wt％、4wt％、5wt％或上述任意两个数值组成的范围中的任意值。
[0030]根据本专利技术，为了进一步优化所述催化剂在微波场中的催化性能，优选 条件下，所述氧化锰与第二金属氧化物的摩尔比为3
‑
8：1；例如可以是3： 1、4：1、5：1、8：1或上述任意两个比值组成的范围中的任意值；进一步 优选地，所述第二金属氧化物优选为钴(Co)、铈(Ce)、锆(Zr)、铬(Cr)、钼(Mo)、 银(Ag)的氧化物中的一种；最优选为氧化铈或氧化锆。
[0031]本专利技术第二方面提供一种制备前述第一方面所述的催化剂的方法，所述 方法包
括：
[0032](1)将氧化镁、氧化铝、二氧化硅和微波吸收组分混合得到的混合物 进行压制成型，得到压样品；接着将所述压样品进行第一焙烧，得到复合载 体；
[0033]将高锰酸钾与锰盐接触进行反应，得到前驱体1；
[0034](2)将第二金属氧化物与所述前驱体1在铝溶胶中进行混合，得到混 合液；
[0035](3)将所述复合载体进行酸化处理，再将所述酸化处理得到的酸化载 体在所述混合液中进行浸渍，得到前驱体2；
[0036](4)将所述前驱体2进行第二焙烧，得到催化剂；
[0037]其中，所述微波吸收组分选自碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、二硫化钨中 的至少一种；
[0038]所述第二金属氧化物选自钴、铈、锆、铬和钼的氧化物中的至少一种。
[0039]本专利技术中，通过将氧化镁、氧化铝、二氧化硅和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降解臭氧的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括复合载体和负载在所述复合载体上的活性组分，所述复合载体包含堇青石和微波吸收组分；其中，所述微波吸收组分选自碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、二硫化钨中的至少一种；所述活性组分包含氧化锰和第二金属氧化物；所述第二金属氧化物选自钴、铈、锆、铬和钼的氧化物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述堇青石与所述微波吸收组分的重量比为2
‑
10：1，优选3
‑
9：1；优选地，以所述催化剂的总量计，所述活性组分的重量含量为2wt％
‑
5wt％。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述氧化锰与第二金属氧化物的摩尔比为3
‑
8：1。4.一种制备权利要求1
‑
3中任意一项所述的催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将氧化镁、氧化铝、二氧化硅和微波吸收组分混合得到的混合物进行压制成型，得到压样品；接着将所述压样品进行第一焙烧，得到复合载体；将高锰酸钾与锰盐接触进行反应，得到前驱体1；(2)将第二金属氧化物与所述前驱体1在铝溶胶中进行混合，得到混合液；(3)将所述复合载体进行酸化处理，再将所述酸化处理得到的酸化载体在所述混合液中进行浸渍，得到前驱体2；(4)将所述前驱体2进行第二焙烧，得到催化剂；其中，所述微波吸收组分选自碳化硅、二氧化钛、钛酸钡、二硫化钨中的至少一种；所述第二金属氧化物选自钴、铈、锆、铬和钼的氧化物中的至少一种。5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(1)中，氧化镁、氧化铝、二氧化硅和所述微波吸收组分的重量比为13.5
‑
13.9：34.5
‑
35：51
‑
52：10
‑
35。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，步骤(1)中，所述第一焙烧的条件包括：以6
‑
10℃/min的升温速率，将所述压样品从室温升温至750
‑
850℃；再以3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兆贺，张成宝，宫中昊，尹树孟，任丽萍，高四明，
申请(专利权)人：中石化安全工程研究院有限公司中国石化青岛石油化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：