用于常溫下降解臭氧的催化劑及其制備方法和應用技術

本發明專利技術涉及大氣污染控制技術領域，公開了一種用于常溫下降解臭氧的催化劑，主要為以錳、鐵、鈷的一種或多種氧化物改性的CePO4。本發明專利技術所采用的組分便宜易得，制備的催化劑在常溫下具有良好的降解O3活性，在常溫下O3的去除率可達98％以上，且長時間使用時，其降解O3的活性仍能達到95％以上，且適用于低濃度臭氧的降解。也公開了該種催化劑的制備方法，由溶膠凝膠法制備CePO4后，將錳、鐵、鈷的鹽混合后浸漬，烘干后煅燒制得成品；制備方法簡單，適合工業化生產。還公開了該種催化劑在空氣凈化器中的應用，解決了現有技術中以光催化和等離子體為技術核心的空氣凈化器不涉及降解其自身產生的臭氧的技術問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及大氣污染控制
，尤其涉及用于常溫下降解臭氧的催化劑及其制備方法，具體是涉及該種用于常溫下降解臭氧的催化劑在常溫下降解臭氧中的應用。
技術介紹
隨著人們對室內空氣VOCs(Volatile?Organic?Compounds,揮發性有機化合物)含量超標現狀認識的增加，其對空氣質量的要求也逐漸提高。為了迎合消費者改善室內空氣質量的需求，目前市場上正在銷售多款室內空氣凈化器產品。這些產品在降解室內VOCs時多采取的核心技術為等離子體或光催化，這兩種方法在降解VOCs過程中會存在低濃度O3產生的問題，造成室內空氣二次污染。中華人民共和國環境空氣質量標準中O3在空氣中的二級標準濃度為0.26mg/m3。O3作為一種強氧化劑，在人類生活的地球表面，其會給人類的健康帶來極大的危害。微量的O3(0.1-1ppm)即可使人感到頭暈、眼澀、喉嚨疼痛，使呼吸道造成損傷，引發多種疾病。而目前現有的空氣凈化器不涉及分解O3的功能。目前處理O3的方法包括活性炭吸附法、熱分解法、電磁波輻射分解法、藥液吸收法及催化法。其中催化法分解臭氧具有催化分解效果好、穩定性強、安全經濟等優點，是較為理想的降解O3的方法。公開號為CN?101402047的中國專利提出了一種以活性炭顆粒或活性炭纖維作為載體，以錳、鎳、銀、鈰作為催化劑活性組分的催化劑，用于分解O3，但是該組分的催化劑用所使用的銀較為昂貴。此外，現有的分解O3的催化劑還存在制備工藝復雜，應用條件受到限制，不適用于低濃度O3的分解等缺點。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服現有以光催化和等離子體為技術核心的空氣凈化器產生臭氧的缺陷，提供一種針對低濃度的用于常溫下降解臭氧的催化劑及其制備方法，并將該催化劑應用于防止空氣凈化器工作過程中產生的二次污染(即產生O3)。當其氣體中含0-5mg/m3的臭氧時，該催化劑能在常溫下可以將臭氧轉化為氧氣，轉化率在95％以上，該催化劑利用催化劑的p型半導體結構，導電性能強，有效促進O3在催化劑表面的吸附降解。該催化劑組分簡單，原料簡單易得，制備方法也十分簡便，非常適用于工業化生產。為了解決上述技術問題，本專利技術通過下述技術方案得以解決。用于常溫下降解臭氧的催化劑，活性組分是氧化錳、氧化鐵、氧化鈷，載體為磷酸鈰，各組分重量配比是氧化錳：氧化鐵：氧化鈷：磷酸鈰為3-10％：0-3％：0-3％：1。本專利技術所采用的CePO4因其在高溫下穩定、導電性能良好，適用于以載體的形式應用于催化劑領域。Imamura等人提出p型半導體能夠有效促進O3的降解。考慮到CePO4獨特的p性半導體結構，可以將其應用到O3降解催化劑中。氧化錳因其p型半導體結構及良好的還原性能，可以以主要活性物質應用在降解O3催化劑的合成中。此外，本專利技術為氧化錳、氧化鐵、氧化鈷修飾的磷酸鈰，該組分的催化劑適用于低濃度O3的分解。以上所述的用于常溫下降解臭氧的催化劑的制備方法，包括以下步驟，A.將鈰鹽與磷酸以1:1摩爾比混合后，加入氨水調節PH值至6～11，再陳化0～14天，洗滌得到沉淀；B.按照以上提到的用于常溫下降解臭氧的催化劑所需量取錳鹽、鐵鹽、鈷鹽，將錳鹽、鐵鹽、鈷鹽加入水后，浸漬在步驟A中所得沉淀上，得到混合物；C.將步驟B所得混合物烘干后，在空氣或氧氣或氮氣氣氛下，溫度控制在200-700℃，鍛燒4-12小時得到用于常溫下降解臭氧的催化劑。作為優選，鈰鹽為硝酸鈰、醋酸鈰、碳酸鈰中的一種或一種以上。鈰鹽選用硝酸鈰、醋酸鈰、碳酸鈰時，活性組分在其上負載的效果比較理想，且對臭氧的轉換效果理想。作為優選，錳鹽為硝酸錳、醋酸錳、碳酸錳中的一種或一種以上。錳鹽選用硝酸錳、醋酸錳、碳酸錳時，催化劑簡單易得，制成的催化劑活性最好，O3在催化劑表面的吸附降解效果也最為理想。作為優選，鐵鹽為硝酸鐵、醋酸鐵、碳酸鐵中的一種或一種以上。鐵鹽選用硝酸鐵、醋酸鐵、碳酸鐵時，催化劑簡單易得，制成的催化劑對臭氧的轉換效果最好。作為優選，鈷鈰鹽為硝酸鈷、醋酸鈷、碳酸鈷中的一種或一種以上。鈷鈰鹽選用硝酸鈷、醋酸鈷、碳酸鈷時，催化劑簡單易得，制得的催化劑對臭氧的轉換效果最好，O3在催化劑表面的吸附降解效果也最為理想。作為優選，煅燒催化劑時的氣體氛圍為氮氣或氧氣。以上所述的用于常溫下降解臭氧的催化劑在常溫下降解臭氧中的應用。以上所述的用于常溫下降解臭氧的催化劑在采用光催化或等離子體法的空氣凈化器中的應用。用于常溫下降解臭氧的催化劑在采用光催化或等離子體法為核心技術的空氣凈化器中的應用，催化劑置于空氣凈化器尾端。作為優選，空氣凈化器產生的O3，在常溫下與用于常溫下降解臭氧的催化劑接觸，將O3降解。空氣凈化器降解VOCs時產生的0-5mg/m3的O3，在常溫下與用于常溫下降解臭氧的催化劑接觸，將O3降解。與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：(1)本專利技術的催化劑選用的普通的金屬氧化物作為活性組分，普通的金屬磷酸鹽作為載體，制備原料簡單易得，制備方法簡單，適合工業化生產。(2)本專利技術在25℃，空速25000h-1的條件下，可以將O3轉化為無害的O2，轉化率可以達到98％以上。錳、鐵、鈷的氧化物負載在CePO4催化劑在低溫下降解O3具有十分顯著的效果。(3)錳、鐵、鈷的氧化物改性的CePO4催化劑具有較好的穩定性能。在反應溫度為25℃，空速25000h-1的條件下，活性仍然保持在95％以上。(4)本專利技術應用在空氣凈化器中，解決了現有技術中以光催化和等離子體為技術核心的空氣凈化器不涉及降解其自身產生的臭氧的技術問題，其中該種催化劑適用于低濃度的臭氧的降解。具體實施方式實施例1用于常溫下降解臭氧的催化劑，活性組分是氧化錳、氧化鐵、氧化鈷，載體為磷酸鈰，各組分重量配比是氧化錳：氧化鐵：氧化鈷：磷酸鈰為5％：1％：0.5％：1。以上所述的用于常溫下降解臭氧的催化劑的制備方法，包括以下步驟，A.將鈰鹽與磷酸以1:1摩爾比混合后，加入氨水調節PH值至11，再陳化14天，洗滌得到沉淀；B.按照以上提到的用于常溫下降解臭氧的催化劑所需量取錳鹽、鐵鹽、鈷鹽，將錳鹽、鐵鹽、鈷鹽加入水后，浸漬在步驟A中所得沉淀上，得到混合物；C.將步驟B所得混合物烘干后，在氮氣氣氛下，溫度控制在400℃，鍛燒4小時得到用于常溫下降解臭氧的催化劑。其中，鈰鹽為硝酸鈰，錳鹽為硝酸錳，鐵鹽為硝酸鐵，鈷鹽為硝酸鈷。催化劑活本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于常溫下降解臭氧的催化劑，其特征在于：活性組分是氧化錳、氧化鐵、氧化鈷，載體為磷酸鈰，各組分重量配比是氧化錳：氧化鐵：氧化鈷：磷酸鈰為3?10％：0?3％：0?3％：1。

【技術特征摘要】
1.用于常溫下降解臭氧的催化劑，其特征在于：活性組分是氧化錳、氧化鐵、
氧化鈷，載體為磷酸鈰，各組分重量配比是氧化錳：氧化鐵：氧化鈷：磷酸鈰
為3-10％：0-3％：0-3％：1。
2.根據權利要求1所述的用于常溫下降解臭氧的催化劑的制備方法，其特征在
于：包括以下步驟，
A.將鈰鹽與磷酸以1:1摩爾比混合后，加入氨水調節PH值至6～11，再陳
化0～14天，洗滌得到沉淀；
B.按照權利要求1中所需量取錳鹽、鐵鹽、鈷鹽，將錳鹽、鐵鹽、鈷鹽加
入水后，浸漬在步驟A中所得沉淀上，得到混合物；
C.將步驟B所得混合物烘干后，在空氣或氧氣或氮氣氣氛下，溫度控制在
200-700℃，鍛燒4-12小時得到用于常溫下降解臭氧的催化劑。
3.根據權利要求2所述的用于常溫下降解臭氧的催化劑的制備方法，其特征在
于：鈰鹽為硝酸鈰、醋酸鈰、碳酸鈰中的一種或一種以上。
4.根據權利要求2所述的用于常溫下降解...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王波，吳珂，余旭冬，張建敏，石星，
申請(專利權)人：山東沁宇環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37