[發明專利]一種助劑摻雜的負載型銀錳催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210711915.8
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN114917904A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 賀泓;馬金珠;李曉彤
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J23/68
• 分類號: B01J23/68;B01J37/02;B01D53/66;B01D53/86
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發明提供了一種助劑摻雜的負載型銀錳催化劑及其制備方法與應用，所述催化劑的通式為a％M?b％Ag/δ?MnO₂，其中a為1?10之間的自然數；b為1?10之間的自然數，為質量百分數。所述制備方法包括以下步驟：(1)浸漬處理δ?MnO₂載體，得到催化劑前體物懸濁液；(2)將步驟(1)得到的催化劑前體物懸濁液依次進行蒸發、干燥以及焙燒后得到所述負載型銀錳催化劑；步驟(1)所述δ?MnO₂載體的制備方法包括水熱法、沉淀法、溶膠凝膠法或熱分解法中的任意一種。本發明提供的催化劑臭氧分解活性優異，且性能穩定，使用壽命長，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，涉及一種負載型銀錳催化劑，尤其涉及一種助劑摻雜的負載型銀錳催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

臭氧是氧的同素異型體，在常溫常壓下是一種不穩定的淡紫色氣體。由于其具有強氧化性以及反應產物無毒無害，故廣泛應用于水和空氣的脫臭、殺菌，以及廢水的脫色、COD去除和氰基有機物的氧化分解。此外，現代工業及居民使用的電器也會產生臭氧，如復印機、高頻電視、汽車、空調及飛機等工作時都會產生臭氧。如果環境中的臭氧濃度達0.06mg/m³時，人會出現頭痛、喉嚨干澀、呼吸道粘膜受損等狀況，嚴重危害人體健康。故臭氧已被列為城市光化學污染的主要污染物之一。

目前臭氧分解的方法主要有：熱分解法、活性炭法、電磁波輻射分解法、藥液吸收法和催化分解法。前四種方法存在吸收量少、能耗高和產生二次廢物等缺點，而催化分解法只產生氧，因此是比較理想的工業臭氧分解方法。

CN 1025532C公開了一種臭氧去除和分離催化劑及其制備方法，所述催化劑含有氧化錳和/或氧化銅，所述制備方法包括：將載體浸入濃度為50-70mt％的市售硝酸錳和/或硝酸銅溶液中，然后取出，在溫度為100-250℃的范圍內烘烤，烘烤時間為3-10小時，最好是3-8小時。該專利采用錳、銅氧化物作為活性組分來分解臭氧，但氧化錳的抗濕能力和低溫活性都有待于提高。

CN 109382092A公開了一種基于活性γ-氧化鋁球載體的臭氧氧化催化劑，所述基于活性γ-氧化鋁球載體的臭氧氧化催化劑為活性γ-氧化鋁球負載的金屬氧化物，其中金屬氧化物為鐵氧化物、銅氧化物、釕氧化物、鈰氧化物、鈷氧化物、錳氧化物、鎳氧化物中的至少一種。所述制備方法包括以下步驟：提供活性γ-氧化鋁球，清洗后干燥處理，測試干燥后的活性γ-氧化鋁球的吸水率：將所述活性γ-氧化鋁球置于容器中，采用等體積浸漬法加入金屬氧化物的前驅體溶液，吸附金屬氧化物前驅體后于燥處理：將吸附有金屬氧化物前驅體的活性γ-氧化鋁球放入加熱裝置中，在250-600℃條件下保溫煅燒2-8小時，老化處理后得到基于活性γ-氧化鋁球載體的臭氧氧化催化劑。該專利的優點是采用浸漬法制備步驟簡單，價格比目前市場上主流廠家的催化劑平均價格低達50％以上，節約成本。然而缺點是負載金屬只有一種，單組分催化劑催化效果較差，對COD的去除率較低：且采用的負載方式為等體積浸漬，不能保證足夠的催化劑負載量。

CN 106552644A公開了一種難生化廢水用臭氧催化劑及其制備方法，所述催化劑及鐵和銅作為活性組分，以金作為助劑，以γ-氧化鋁作為載體。所述催化劑的制備方法包括以下步驟：(1)將γ-氧化鋁加入到去離子水中清洗，至γ-氧化鋁表面的粉體洗凈，烘干備用；(2)配制Fe和Cu的混合鹽溶液，將步驟(1)中備用的γ-氧化鋁放入Fe和Cu的混合鹽溶液中浸漬、烘干和焙燒，得到催化劑前體1，冷卻備用：(3)配制NaOH溶液，將催化劑前體1放入NaOH溶液中浸泡、烘干和焙燒，得到催化劑前體2，冷卻備用；(4)配制Au溶液，將催化劑前體2加入Au溶液中加熱反應，然后靜止陳化、烘干和焙燒，制得難生化廢水用臭氧催化劑。該專利公開的優點是臭氧催化劑的制備方法中，分別對催化劑載體、催化劑前體進行改性，使活性組分達到均勻分散負載的目的，從而對于低濃度的難生化廢水具更高的去除率。然而缺點在于制備過程復雜，步驟繁瑣，采用Au作為助劑，大大增加了制備成本，不適合廣泛推廣使用。