[發(fā)明專利]一種三維貫通多級(jí)孔道環(huán)境催化材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011235358.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN112169789B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 請(qǐng)求不公布姓名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京溙科新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/34
• 分類號(hào): B01J23/34;B01J37/10;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/66
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本發(fā)明公開了一種三維貫通多級(jí)孔道環(huán)境催化材料及其制備方法，屬于環(huán)保催化材料和大氣污染治理領(lǐng)域。該材料以鈰錳復(fù)合氧化物為催化活性組分，以鎢鋯復(fù)合氧化物為助催化劑，以三維貫通多級(jí)孔道二氧化鈦為載體，以一水合檸檬酸和聚氧化乙烯為造孔劑，采用一體化法制備。該催化劑制備工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，環(huán)境友好，能夠在室溫下高效催化脫除臭氧。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三維貫通多級(jí)孔道環(huán)境催化材料及其制備方法，屬于環(huán)保催化材料和大氣污染治理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

臭氧是天然大氣的重要微量組成，由三個(gè)氧原子構(gòu)成，是氧氣的同素異形體，具有強(qiáng)氧化性，因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、化學(xué)氧化和污水治理等方面。臭氧在使用過程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的殘留，這些殘留直接排放到大氣中會(huì)造成環(huán)境污染。另外，在人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾娖魅鐝?fù)印機(jī)、空氣凈化器等在工作過程中也會(huì)產(chǎn)生臭氧，導(dǎo)致室內(nèi)臭氧濃度過高。高濃度臭氧會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生急性傷害，刺激呼吸系統(tǒng)，造成神經(jīng)中毒，破壞免疫系統(tǒng)等。我國2012年頒布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中規(guī)定8h工作環(huán)境下，允許臭氧的最大濃度應(yīng)低于160μg/m³。

目前臭氧消除的方法主要有：活性炭吸附法，溶液吸收法，熱分解法和催化分解法等。活性炭吸附法由于活性炭存在吸附飽和，需要頻繁再生，成本高；溶液吸收法存在污水處理問題；熱分解法需要加熱，增加能耗，而催化分解法由于能在常溫下分解臭氧，成本較低而備受關(guān)注，但是其催化劑的研究是難點(diǎn)。現(xiàn)有催化劑普遍存在催化穩(wěn)定性差，易失活的缺點(diǎn)。同時(shí)，臭氧脫除主要用于尾氣處理，多為高空速環(huán)境。因此如何在高體積空速條件下維持催化劑的高效性和穩(wěn)定性是具有現(xiàn)實(shí)意義和理論需求的重要方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有催化分解臭氧催化劑的研究現(xiàn)狀及存在問題，而提出了一種能夠在高體積空速下維持高催化活性和穩(wěn)定性的三維貫通多級(jí)孔道環(huán)境催化材料，本發(fā)明的另一目的是提供上述催化劑的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種三維貫通多級(jí)孔道環(huán)境催化材料，該材料以鈰錳復(fù)合氧化物為催化活性組分，以鎢鋯復(fù)合氧化物為助催化劑，以三維貫通多級(jí)孔道二氧化鈦為載體，以一水合檸檬酸和聚氧化乙烯為造孔劑，采用一體化法制備；以載體質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分的質(zhì)量百分含量為5%~10%，助催化劑的質(zhì)量百分含量為10%~20%。

在一些具體的技術(shù)方案中：活性組分中二氧化鈰和二氧化錳的質(zhì)量比為1：(0.8~1)；助催化劑中三氧化鎢和二氧化鋯的質(zhì)量比為1：0.1，造孔劑中一水合檸檬酸和聚氧化乙烯的質(zhì)量比為1：0.1。

一種上述的三維貫通多級(jí)孔道環(huán)境催化材料的制備方法，該催化劑的制備方法如下：

(1) 載體溶液配制

將二氧化鈦前驅(qū)體加入到去離子水中，并在溫度為80℃的水浴條件下加熱攪拌至溶液呈澄清透明狀，其中二氧化鈦前驅(qū)體與去離子水的質(zhì)量比為1：5；

(2) 活性組分前驅(qū)體溶液配制

將鈰鹽和錳鹽加入到去離子水中攪拌至溶液呈澄清透明狀，制得活性組分前驅(qū)體溶液，并逐滴加入到載體溶液中，其中鈰鹽與去離子水的質(zhì)量比為1：4；

(3) 助催化劑前驅(qū)體溶液配制

將鎢鹽和一水合檸檬酸加入去離子水中攪拌至溶液呈澄清透明狀，之后加入鋯鹽進(jìn)行攪拌至溶液呈澄清透明狀，再加入聚氧化乙烯進(jìn)行攪拌至溶液呈澄清透明狀，制得助催化劑前驅(qū)體溶液，并逐滴加入到載體溶液中，其中鎢鹽、一水合檸檬酸和去離子水的質(zhì)量比為1：2：4；

(4) 催化劑制備

待活性組分前驅(qū)體與助催化劑前驅(qū)體均加入載體溶液后，將催化劑前驅(qū)體混合溶液在溫度為80℃的水浴條件下加熱攪拌至溶液粘度達(dá)到20000cPs以上，然后室溫下陳腐老化一天，最后置于馬弗爐中焙燒，制得三維貫通多級(jí)孔道環(huán)境催化材料。