[發明專利]一種鈣鈦礦型臭氧分解催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710710772.8
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107376926B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 鞏書燕;韓寧;陳運法
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01D53/86;B01D53/66
• 代理公司: 11332 北京品源專利代理有限公司
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種鈣鈦礦型臭氧分解催化劑，該催化劑的活性組分為純相或摻雜過渡金屬的鈣鈦礦型鐵酸鑭，所述催化劑的活性組分的結構式為LaM_xFe_(1?x)O₃，其中M為過渡金屬，0≤x≤0.2。本發明以硝酸鐵、硝酸鑭、任選地過渡金屬的硝酸鹽和檸檬酸為原料，采用溶膠凝膠自燃燒法合成，再經過研磨，煅燒，負載得到具有鈣鈦礦晶相的催化劑，所得催化劑的晶粒尺寸為10?100nm，比表面積為5?50m²/g。該催化劑在室溫下對臭氧表現出優異的催化性能，特別是具有良好的抗濕性，可應用于高濕度環境中的臭氧催化分解，且制備工藝簡單，條件溫和，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及空氣污染凈化領域，具體涉及一種鈣鈦礦型臭氧分解催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

臭氧是夏季紫外線強時空氣中的主要污染物之一。除紫外線輻射產生外，工業生產中用作抗菌劑、消毒劑使用的臭氧的釋放以及室內電器例如復印機、掃描儀工作時的高壓放電生成也是室內外空氣中臭氧污染的主要來源。臭氧對人體健康有較大的危害，我國《環境空氣質量標準GB3095-2012》規定一、二級標準分別為1小時均值不大于0.16與0.20mg/m3(約0.08與0.10ppm)，而《室內空氣質量標準GB/T 18883-2002》則規定室內空氣中1小時均值不大于0.16mg/m³。因此需要開發臭氧降解催化劑以緩解空氣中的臭氧污染。

對于臭氧分解，目前的研究主要集中在使用活性碳或氧化物分子篩負載金屬氧化物來處理，上述處理多針對復印機等高壓放電設備產生的臭氧(低濃度/高濃度，低濕度)，而用于臭氧處理廢水后尾氣的處理則較少(高濃度，高濕度)。目前開發的臭氧催化劑多為過渡金屬氧化物，以氧化錳、氧化鐵系列為主，例如CN102513106 A中公開了一種常溫高效臭氧分解催化劑及其制備方法，該催化劑是將硝酸錳、硝酸鈰、硝酸銀為原料，以碳酸鉀和/或碳酸氫鉀為沉淀劑，以氯酸鉀為氧化劑，通過沉淀而制成活性組分，然后添加粘結劑和造孔劑，成型為圓柱狀顆粒，焙燒后得到。CN101402047A公開了一種臭氧分解催化劑及其制備方法，該催化劑以活性炭顆粒或活性炭纖維作為載體，以錳、鎳、銀、鈰作為催化劑的活性組分，將原料以相同體積混合制成活性組分溶液，然后選用活性炭顆粒或活性炭纖維作為催化劑載體，浸入上述配成的活性組分溶液，洗滌、干燥后浸入碳酸鈉溶液，再經過洗滌、干燥、烘燒，得到催化劑成品。CN101757933A提供了一種臭氧分解催化劑，包括：作為催化劑載體和催化劑助活性組分的金屬泡沫鎳；作為主活性組分通過浸漬方式覆在所述泡沫鎳表面的錳或鐵氧化物。配制硝酸錳或硝酸錳鐵構成的活性組分溶液后，將作為載體的泡沫鎳浸漬所述活性組分溶液，烘干、烘燒后得到。

上述專利均得到了過渡金屬氧化物臭氧分解催化劑，但其催化性能受濕度的干擾較大，不能滿足對高濕度條件下臭氧的催化處理。因此急需開發新型高效臭氧分解催化劑，能夠實現對高濃度、高濕度、大流量臭氧的高效處理。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明提供了一種鈣鈦礦型臭氧分解催化劑及其制備方法和應用，所得催化劑具有鈣鈦礦晶相，具有優良的催化分解活性，能夠實現對高濃度高濕度的臭氧的高效分解，臭氧分解率可達95％以上。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種鈣鈦礦型臭氧分解催化劑，所述催化劑由活性組分負載在載體上得到；所述催化劑的活性組分為純相或摻雜過渡金屬的鈣鈦礦型鐵酸鑭，所述催化劑的活性組分的結構式為LaM_xFe_(1-x)O₃，其中M為過渡金屬，0≤x≤0.2。

本發明中x的取值為范圍為0≤x≤0.2，例如可以是0、0.1、0.3、0.5、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8或2，以及上述數值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉。