[發明專利]一種用于分解臭氧的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010360934.1
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111495411B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 羅孟飛;方晨濤;陳建;李丹丹
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/08;B01D53/66;B01D53/86
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

本發明提供的一種用于分解臭氧的催化劑，該催化劑由MnO、Mn₂N_0.86和C組成。本發明還提供了制備所述催化劑的方法，MnAc₂·4H₂O加入乙醇中充分攪拌至完全溶解，然后加入三聚氰胺混合至均勻，攪拌蒸干，隨后蒸干的樣品焙燒，得到MnO?Mn₂N_0.86?C催化劑。本發明的優點在于，即使在相對濕度為90％的條件下所述催化劑仍具有高活性和穩定性，制備本發明的催化劑原料、條件也很容易獲取，制備成本低，容易規模化生產和推廣。

技術領域

本發明屬于化學催化劑技術領域，具體為一種用于分解臭氧的催化劑及其制備方法。

背景技術

眾所周知，對于人類賴以生存環境而言，臭氧起到雙刃劍的作用。在平流層，臭氧能夠抵擋紫外線直接照射地球，是大自然的天然保護屏障；對流層臭氧是一種溫室氣體，會導致全球變暖和空氣質量下降。高濃度的對流層臭氧還會對生態系統產生有害影響，如糧食減產，森林和草原生產力下降，直接威脅生物多樣性。此外作為一種強氧化劑，臭氧廣泛應用于食品、污水處理、醫療衛生等行業。臭氧的殘留導致排放的尾氣中含有一定濃度的臭氧，這些尾氣需要去除臭氧后才能排放。隨著現代辦公設備的普及，激光打印機，復印機等機器，以及臭氧消毒設備等的大量使用，通過高壓放電、電暈放電或紫外線輻射而產生臭氧，在封閉環境中導致臭氧濃度短時間內大幅提升。據報道，人在短期處于高濃度的臭氧環境中會對呼吸系統造成傷害包括引發咳嗽、呼吸困難及肺功能下降等情況。人長期接觸臭氧會帶來多種有害影響，包括神經系統疾病、肺功能下降和氣道炎癥、高血壓、加速衰老等。因此，臭氧分解研究對環境保護和人類健康具有重要意義。

目前，臭氧的去除方法有化學吸附法、電磁波輻射法、熱分解法、催化分解法等。催化分解法因具有能耗低，操作簡單和轉化效率高等特點被廣泛研究應用。催化分解臭氧的催化劑主要包括貴金屬和過渡金屬氧化物。

有研究(Journal?of?Hazardous?Materials，2009，172，631-634)對Pd-Mn催化劑分解臭氧的反應進行了報道，在空速(GHSV)＝635000h^-1，反應溫度為40℃的條件下,反應80h后臭氧轉化率為90％，展現了優良的臭氧分解性能。但是這種使用貴金屬Pd的催化劑生產成本相當之高。中國專利CN102513106A、CN101402047A、CN101757933A公開了以氧化錳、氧化鐵等過渡金屬氧化物作為活性組分的復合催化劑，其合成過程一般需要高溫高壓，生產過程復雜、能耗較高，且部分催化劑的催化性能受濕度干擾較大。因此，尋找一種制備簡單、在潮濕環境下穩定性高的低成本臭氧分解催化劑很有必要。

發明內容

為解決現有技術的催化劑潮濕環境下穩定性差的問題，本發明提供了一種用于分解臭氧的催化劑及其制備方法，其實現的目的為，制備方法和條件容易獲取和操作，制備出的催化劑即使在相對濕度為90％的條件下仍具有高活性和穩定性。

為了實現上述目的，本發明公開的技術方案為：本發明提供的一種用于分解臭氧的催化劑，該催化劑由MnO、Mn₂N_0.86和C組成，所述各成分在催化劑中的質量百分含量分別為：MnO為38％，Mn₂N_0.86為60％，C為2％。

本發明還提供了制備所述催化劑的方法，包括如下步驟:

按照醋酸錳MnAc₂·4H₂O和三聚氰胺的質量比為2:1，乙醇的質量為MnAc₂·4H₂O和三聚氰胺總質量的10倍,MnAc₂·4H₂O加入乙醇中充分攪拌至完全溶解，然后加入三聚氰胺混合至均勻，并在90℃水浴中攪拌蒸干，隨后蒸干的樣品在氮氣氛圍下以5℃/min的升溫速率，升到850℃焙燒1小時，得到MnO-Mn₂N_0.86-C催化劑。