一种臭氧常温分解负载型锰基催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种臭氧常温分解负载型锰基催化剂及其制备方法，属于催化剂制备和环境保护技术领域，制备方法包括以下步骤：(1)将清洗干燥后的氧化铝球置于高锰酸钾溶液中浸泡、取出后干燥；(2)将步骤(1)得到的氧化铝球置于有机酸溶液中浸泡，取出后干燥；(3)将步骤(2)得到的氧化铝球置于晶化釜中进行无溶剂晶化活化，冷却、洗涤、过滤、干燥后得到所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂。本发明专利技术方法工艺简单、反应条件温和、能耗低，制得的臭氧常温分解负载型锰基催化剂具有丰富氧空位与活性羟基的催化结构，催化臭氧分解能力强，可应用于高湿度、高通量的环境。高通量的环境。高通量的环境。

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧常温分解负载型锰基催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂制备和环境保护
，具体涉及一种臭氧常温分解负载型锰基催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]臭氧是一种有鱼腥味的淡蓝色气体，具有强氧化性，在高海拔地区具有吸收紫外线保护生物的功能，但当近地面臭氧浓度超标时，会对人体健康造成危害，因此被称为“高空守护者和低空杀手”。臭氧污染多发生在夏季和秋季光照强、温度高的时候。
[0003]常见的臭氧分解方法包括活性炭法、热分解法、电磁波辐射分解法、药液吸收法和催化分解法。活性炭法一般适用于低浓度臭氧，且活性炭容易失去活性，热分解法的条件较为苛刻，通常需要400℃以上的高温，电磁波辐射分解法的处理范围有限，药液吸收法会消耗大量的药剂，催化分解法可以较好地弥补以上方法的不足，且具有能耗低、安全性好、反应迅速、处理效率高、二次污染少等优势。催化技术的核心是催化剂。因此，高效臭氧常温分解催化剂的研发是催化技术控制臭氧污染的关键，并已逐步成为国内外科学研究的热点问题。
[0004]受处理装置结构限制，粉末催化剂难以直接应用，需要涂覆在结构载体上，常用的载体有活性炭、沸石、陶粒、氧化铝等。然而涂敷工艺复杂，催化剂与载体结合强度弱，严重影响材料的催化性能。
[0005]公开号为CN109382092A的中国专利文献公开了基于活性γ
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氧化铝球载体的臭氧氧化催化剂，该催化剂为活性γ
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氧化铝球负载的金属氧化物，其中，所述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。
[0006]公开号为CN109364911A的中国专利文献公开了基于氧化铝泡沫陶瓷载体的臭氧氧化催化剂，该催化剂为氧化铝泡沫陶瓷负载的金属氧化物，其中，所述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。
[0007]公开号为CN111185190A的中国专利文献公开了一种臭氧氧化催化剂，该臭氧氧化催化剂由活性炭和活性氧化铝作为复合载体，负载金属铜、铁后，干燥、造粒、焙烧获得前驱体；将前驱体负载锰后，干燥、活化获得。该催化剂对有机物热解废水和废乳化液的臭氧催化氧化效果良好。
[0008]但是上述专利技术中催化剂的制备均需要≥400℃的焙烧温度，能耗较高，因此，需要开发制备工艺温和、原位负载活化的、结合力强的高效规整结构臭氧常温分解催化剂。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种臭氧常温分解负载型锰基催化剂的制备方法，该方法工艺简单、反应条件温和、能耗低，制得的臭氧常温分解负载型锰基催化剂具有丰富氧空位与活性羟基的催化结构，催化臭氧分解能力强，可应用于高湿度、高通量的环境。
[0010]具体采用的技术方案如下：
[0011]一种臭氧常温分解负载型锰基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)将清洗干燥后的氧化铝球置于高锰酸钾溶液中浸泡、取出后干燥；
[0013](2)将步骤(1)得到的氧化铝球置于有机酸溶液中浸泡，取出；
[0014](3)将步骤(2)得到的氧化铝球置于晶化釜中进行无溶剂晶化活化，冷却、洗涤、过滤、干燥后得到所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂。
[0015]本专利技术采用浸渍法将高锰酸钾负载于氧化铝球表面，进一步浸渍有机酸后，在一定温度下进行无溶剂晶化得到所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂。步骤(1)将活性成分锰均匀地锚定到氧化铝球载体表面；步骤(2)有机酸溶液浸泡后，氧化铝球载体会进一步吸附有机酸与高锰酸钾发生氧化还原反应，在载体表面形成前体物；步骤(3)的无溶剂晶化相比于传统溶剂晶化，能够使得活性颗粒负载更牢固，活性颗粒晶粒尺寸更细，晶体结构更有序，提高制得的催化剂的催化活性和稳定性，并且无溶剂晶化更节约成本、更绿色环保。
[0016]优选的，所述的氧化铝球为直径3
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8mm的活性γ
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Al2O3。
[0017]具体的，步骤(1)中，将氧化铝球在蒸馏水、盐酸或氢氧化钠溶液中超声波清洗并干燥后再进行浸渍处理。
[0018]优选的，步骤(1)中，高锰酸钾溶液的浓度为0.1～0.4mol/L，高锰酸钾溶液的浓度过高会导致活性成分锰负载量过多，使得最终形成的活性颗粒过大，分散均匀性较差，降低催化性能，增加原料消耗；高锰酸钾溶液的浓度过低会导致负载量低，活性组分在孔道内分布不均匀且活化过程易发生迁移，形成的活性颗粒粒径不均匀，很难得到均匀分散的活性层，影响催化性能。
[0019]优选的，氧化铝球与高锰酸钾溶液的配比为1g：5～20ml。在上述优选的范围内，更有利于高锰酸钾在氧化铝球上的负载。
[0020]优选的，步骤(1)中，浸泡时间为0.5～2h，取出后于90～120℃下干燥1～20h，重复浸泡、干燥处理至少1次。
[0021]进一步优选的，重复浸泡干燥处理1～5次。重复浸渍干燥可以提高活性组分的负载量，使活性组分负载更加均匀。
[0022]具体的，所述的有机酸包括柠檬酸、草酸、抗坏血酸、琥珀酸、酒石酸中的至少一种。上述有机酸不但能够与高锰酸钾发生氧化还原反应，而且能够与锰离子发生螯合反应生成配合物，形成催化剂前体。
[0023]优选的，所述的有机酸溶液的浓度为0.5～2mol/L。
[0024]优选的，氧化铝球与有机酸溶液的配比为1g:2～10ml。
[0025]优选的，步骤(2)中，浸泡时间为0.5～2h，取出后直接置于晶化釜中，或取出后于90～120℃下干燥后再置于晶化釜中。
[0026]先负载高锰酸钾再浸渍有机酸是为了保证活性成分Mn能够均匀地负载到载体表面，生成特定的催化剂前体，如果先负载有机酸再浸渍高锰酸钾，将会出现活性成分负载不均匀甚至无法负载的情况。
[0027]优选的，步骤(3)中，无溶剂晶化的条件为80～200℃晶化0.5～3h，空气气氛。温度过高，将会导致活性颗粒团聚生长，使催化剂晶格结构发生改变，降低催化剂的性能；温度过低，无法有效活化，造成活性结构不均匀、不稳定，催化性能差。
[0028]优选的，步骤(3)的干燥温度为90～120℃，干燥时间为1～20h。
[0029]本专利技术还提供了所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂的制备方法制得的臭氧常温分解负载型锰基催化剂，Mn5O8、MnO2等锰基活性成分均匀分布在载体表面，形成活性层，其比表面积达200m2/g以上，活性成分负载率为1wt％～20wt％。
[0030]本专利技术还提供了一种催化分解臭氧的方法，应用所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂。
[0031]该臭氧常温分解负载型锰基催化剂具有丰富的氧空位和活性羟基，表现出优异的催化臭氧分解能力，且抗水性好，可应用于高湿度、高通量的环境。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0033](1)本专利技术工艺简单，所用原料种类少且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种臭氧常温分解负载型锰基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将清洗干燥后的氧化铝球置于高锰酸钾溶液中浸泡、取出后干燥；(2)将步骤(1)得到的氧化铝球置于有机酸溶液中浸泡，取出；(3)将步骤(2)得到的氧化铝球置于晶化釜中进行无溶剂晶化活化，冷却、洗涤、过滤、干燥后得到所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂。2.根据权利要求1所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂的制备方法，其特征在于，所述的氧化铝球为直径3
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8mm的活性γ
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Al2O3。3.根据权利要求1所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，高锰酸钾溶液的浓度为0.1～0.4mol/L。4.根据权利要求1所述的臭氧常温分解负载型锰基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，浸泡时间为0.5～2h，重复浸泡、干燥处理至少1次。5.根据权利要求1所述的臭...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓，刘荣荣，曾小梅，蔡晨阳，刘净芝，王啸，
申请(专利权)人：金华职业技术学院，
类型：发明
国别省市：