[發(fā)明專利]一種用于分解臭氧的柔性錳基催化劑的制備方法

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• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114618475A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張琪;范思樺;解祖坤;姬蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 上海復(fù)榮科技（集團）有限公司;華東理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J23/889;B01J37/34;B01J38/02;B01D53/86;B01D53/66;F24F8/167
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 袁蕾

本發(fā)明公開了一種用于分解臭氧的柔性錳基催化劑的制備方法，采用陽極氧化技術(shù)制備的氧化鋁作為載體，采用非貴金屬作為負載物；其中，所述非貴金屬為錳或含錳復(fù)合物，制備方法包括：將經(jīng)過陽極氧化的鋁基材焙燒后進行水合反應(yīng)，二次焙燒得到具有納米孔道結(jié)構(gòu)的薄膜狀氧化鋁作為載體；氧化鋁載體經(jīng)金屬氧化物改性和負載錳氧化物后得到所述柔性錳基催化劑。本發(fā)明制備的催化劑對臭氧有很好的分解能力，在高風(fēng)量、高濕度的條件下，該催化劑仍保持良好的催化效果和耐久性，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于分解臭氧的柔性錳基催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

空氣中的臭氧含量是影響人體健康的重要因素之一，近地面的臭氧污染會對自然界和人類自身造成不良影響。過高濃度的臭氧不僅傷害生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致綠色植物生命力降低或糧食減產(chǎn)，長期處于這樣的環(huán)境，還將引發(fā)包括咳嗽、呼吸困難、胸悶、心血管疾病等在內(nèi)的呼吸系統(tǒng)和心肺系統(tǒng)方面的疾病。室外的臭氧污染主要來自人類活動排放和自然界的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。在人們每天更久處于的室內(nèi)環(huán)境，臭氧通常來源于外部空氣滲入和靜電除塵器、打印機等設(shè)備。

在除塵方法中，靜電除塵由于系統(tǒng)風(fēng)阻小，近年來在建筑物新風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。而靜電除塵的工作效率與電場強度相關(guān)，所捕集的顆粒越細，要求電壓越高，尤其是設(shè)備裝置老化等情況下，臭氧含量變得不可控制。同時，在工作區(qū)域，打印機的運作會產(chǎn)生臭氧。這些因素均使臭氧逐漸在室內(nèi)累積。

世界衛(wèi)生組織規(guī)定，連續(xù)工作8小時環(huán)境中臭氧的濃度不能超過0.1ppm。我國室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)(GB/T18883-2002)要求室內(nèi)臭氧濃度1小時均值不能超過160ug/m³(～82ppb)。當(dāng)前辦公場所、大型娛樂場所等均存在臭氧污染問題，開發(fā)高效穩(wěn)定的臭氧消除方法具有良好的市場前景。

目前臭氧消除的方法主要有：熱處理法、活性炭吸附法、電磁波輻射分解法、藥液吸收法，但這些去除手段通常存在著能耗高、效率低、不環(huán)保等問題。催化臭氧分解技術(shù)能夠利用催化材料表面的活性位點在常溫下將臭氧快速的轉(zhuǎn)化為氧氣，是目前最有應(yīng)用前景的臭氧去除技術(shù)。現(xiàn)有的臭氧分解催化劑種類較多，但多數(shù)催化劑為顆粒或粉末狀，不利于催化劑在空氣凈化器或消毒機中的使用與調(diào)換。同時，催化劑的制備方法中普遍存在不利于工業(yè)化的因素。

現(xiàn)有技術(shù)中CN111408378A公開了一種鎳鐵水滑石結(jié)構(gòu)的層狀雙金屬氫氧化物催化劑的制備方法，并應(yīng)用于臭氧分解。制備方法包括：配制含鎳前驅(qū)體和鐵前驅(qū)體的水溶液、含堿金屬氫氧化物和堿金屬碳酸鹽的水溶液，所述前驅(qū)體的Ni元素和Fe元素的摩爾比為(2.5-3.5):1，緩慢混合后加熱攪拌。此方案制備方法中，混合溶液的pH值需嚴格控制于10-10.5范圍內(nèi)，帶來一定的制備難度。

CN112138653A公開了一種銀-納米氧化鋁催化劑的制備方法，并應(yīng)用于臭氧分解。制備方法包括：向納米氧化鋁的分散液中加入硝酸銀溶液并攪拌，之后依次進行旋蒸處理、第一熱處理、第二熱處理和第三熱處理。此方案所述的催化劑中，銀的含量≥4％，為達到80％以上的臭氧轉(zhuǎn)化率則需銀的含量≥8％，貴金屬的存在帶來較高的制備成本。

CN103381363A公開了一種具有2×2隧道結(jié)構(gòu)的錳沸石的催化劑的制備方法，并用于清除臭氧與有害有機物。制備方法包括：將高吸附性的催化劑載體懸于合成反應(yīng)器，在該反應(yīng)器中配制前驅(qū)體溶液，并不斷攪拌，回流加熱前驅(qū)體溶液，冷卻至室溫后，取出催化劑載體，洗滌并烘干，放入馬弗爐中焙燒。此方案所述制備方法中，前驅(qū)體溶液的配置涉及濃硝酸，具有一定的危險性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決分解臭氧催化劑工業(yè)化制備的難度與成本問題，同時為了降低催化劑應(yīng)用于空氣凈化器或消毒機中的難度，本發(fā)明提供了一種用于分解臭氧的柔性錳基催化劑的制備方法。本發(fā)明利用一體化載體的優(yōu)勢，成功制得常溫常壓下分解臭氧的催化劑，為分解臭氧催化劑的工業(yè)化制備及其在高效空氣凈化器或消毒機中的廣泛應(yīng)用提供了一定參考。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：