本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种用于室温常湿消除臭氧的催化剂及其制备方法。
背景技术：
臭氧是一种对人体健康危害很大的气体污染物，尤其是在相对密闭的室内环境中。臭氧几乎能与任何生物组织反应，对呼吸道的破坏性很强。一般认为，臭氧吸入体内后，能迅速转化为活性很强的自由基-超氧基(O2-)，使不饱和脂肪酸氧化，从而造成细胞损伤。根据加拿大职业健康与安全中心(CCOHS)的介绍，“臭氧会刺激和损害鼻粘膜和呼吸道，这种刺激轻则引发胸闷咳嗽、咽喉肿痛，重则引发哮喘，导致上呼吸道疾病恶化，还可能导致肺功能减弱、肺气肿和肺组织损伤，而且这些损伤往往是不可修复的。”因此对患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说，只要暴露在低浓度的臭氧中，都可能对他们产生明显的危害。同样，臭氧也会刺激眼睛，使视觉敏感度和视力降低。臭氧也会破坏皮肤中的维生素E，让皮肤长皱纹、黑斑；当臭氧浓度在200微克/立方米以上时，会损害中枢神经系统，让人头痛、胸痛、思维能力下降。此外，臭氧会阻碍血液输氧功能，造成组织缺氧；使甲状腺功能受损、骨骼钙化。美国斯克利普斯应用科学研究所的保罗·温特沃斯教授曾经做过研究，发现臭氧会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体畸变，损害某些酶的活性和产生溶血反应。
臭氧的主要来源之一是电机运转中放出的火花、静电复印及电视机的工作过程，所以，机电房、静电复印机房、计算机机房等都是臭氧高发地。另一个主要来源是光化学反应产生的二次污染物，汽车、工厂等污染源排入大气的挥发性有机污染物(VOCs)和氮氧化物(NOx)等一次污染物，在强烈的阳光紫外线照射下，吸收太阳光的能量，使原有的化学链遭到破坏，发生光化学反应，生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物。参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物称之为光化学烟雾。臭氧是光化学烟雾的主要成分。
催化消除臭氧是降低室内臭氧污染的有效技术，然而，已有的各类催化消除臭氧的催化剂，普遍具有以下不足：臭氧消除率低、催化剂成本高，从而不利于推广使用。
技术实现要素：
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于室温常湿消除臭氧的催化剂及其制备方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种用于室温常湿消除臭氧的催化剂，该催化剂包括载体、贵金属活性组分和助剂组分；其中，所述载体为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、氧化镍中的两种或者两种以上所组成的复合物或混合物；所述贵金属活性组分为钯；所述助剂组分为钠、钾中的一种碱金属元素；其中，所述贵金属活性组分以贵金属元素计为催化剂总质量的0.01％-0.1％；所述助剂以碱金属元素计为催化剂总质量的0.01％-0.20％。
优选的，所述助剂组分为钠或钾中的一种碱金属元素形成的氧化物或无机盐。
优选的，催化剂的比表面积为300～500m2/g。
本发明还提供一种用于室温常湿消除臭氧的催化剂的制备方法，用于室温常湿消除臭氧的催化剂采用以下方法制备：
步骤S1，将贵金属活性组分钯研磨成400目细粉，将细粉状的钯投入到水中，超声分散20～30分钟，然后，按选定比例向溶液中加入助剂组分，使钯与助剂组分混合，超声反应2小时～3小时，制成胶体；
步骤S2，将选定的载体分散到上述胶体中，置于60～100度水浴中36～50小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按0.2度/分的升温速度使烘箱温度升到90度，并在90度干燥30分钟；然后，按1度/分的升温速度使烘箱温度从90度升到130度，并在130度干燥60分钟；然后，对滤饼进行冷冻干燥，即：首先从-10度开始，按5度/分的降温速度，使冷冻温度从-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分钟；然后，按0.5度/分的降温速度，使冷冻温度从-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分钟；
最后，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按5度/分的升温速度使烘箱温度从70度升到180度，并在180度干燥3小时～4小时，得到催化剂半成品；
步骤S3，将得到的催化剂半成品置于马弗炉中，在氩气气氛中焙烧0.5～2小时，焙烧温度为600～1700度，即得到催化剂成品。
本发明提供的用于室温常湿消除臭氧的催化剂及其制备方法具有以下优点：
本发明提供的用于室温常湿消除臭氧的催化剂，在对胶体干燥过程中，采用烘箱高温烘干、低温冻干以及再烘箱高温烘干的交叉干燥方法，并对升温速率、降温速率等进行了精细控制，由此制备到的催化剂的孔径均匀、比表面积大，对臭氧有非常高的消除率；
本发明提供的用于室温常湿消除臭氧的催化剂，所使用的贵金属活性组分以贵金属元素计为催化剂总质量的百分数极低，从而有效降低了催化剂的成本。
本发明提供的用于室温常湿消除臭氧的催化剂，使用前不需要任何预处理，可长期保存和使用。
附图说明
图1为本发明提供的用于室温常湿消除臭氧的催化剂制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
催化剂制备方法实施例1
原料：载体为二氧化硅和三氧化二铝的复合物；贵金属活性组分为钯；助剂组分为氧化钠；
制备方法：
步骤S1，将贵金属活性组分钯0.02g研磨成400目细粉，将细粉状的钯投入到水中，超声分散25分钟，然后，向溶液中加入助剂组分氧化钠，其钠含量为0.15g，使钯与助剂组分混合，超声反应2小时，制成胶体；
步骤S2，将选定的载体100g分散到上述胶体中，置于80度水浴中40小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按0.2度/分的升温速度使烘箱温度升到90度，并在90度干燥30分钟；然后，按1度/分的升温速度使烘箱温度从90度升到130度，并在130度干燥60分钟；然后，对滤饼进行冷冻干燥，即：首先从-10度开始，按5度/分的降温速度，使冷冻温度从-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分钟；然后，按0.5度/分的降温速度，使冷冻温度从-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分钟；
最后，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按5度/分分的升温速度使烘箱温度从70度升到180度，并在180度干燥3小时～4小时，得到催化剂半成品；
步骤S3，将得到的催化剂半成品置于马弗炉中，在氩气气氛中焙烧2小时，焙烧温度为1700度，即得到催化剂成品。催化剂的比表面积为500m2/g。
催化剂制备方法实施例2
原料：载体为三氧化二铝和二氧化铈的混合物；贵金属活性组分为钯；助剂组分为硝酸钠；
制备方法：
步骤S1，将贵金属活性组分钯0.1g研磨成400目细粉，将细粉状的钯投入到水中，超声分散20分钟，然后，向溶液中加入助剂组分硝酸钠，其钠含量为0.09g，使钯与助剂组分混合，超声反应2小时，制成胶体；
步骤S2，将选定的载体100g分散到上述胶体中，置于100度水浴中50小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按0.2度/分的升温速度使烘箱温度升到90度，并在90度干燥30分钟；然后，按1度/分的升温速度使烘箱温度从90度升到130度，并在130度干燥60分钟；然后，对滤饼进行冷冻干燥，即：首先从-10度开始，按5度/分的降温速度，使冷冻温度从-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分钟；然后，按0.5度/分的降温速度，使冷冻温度从-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分钟；
最后，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按5度/分的升温速度使烘箱温度从70度升到180度，并在180度干燥3小时～4小时，得到催化剂半成品；
步骤S3，将得到的催化剂半成品置于马弗炉中，在氩气气氛中焙烧0.5～2小时，焙烧温度为600度，即得到催化剂成品。催化剂的比表面积为500m2/g。
催化剂制备方法实施例3
原料：载体为二氧化铈和氧化镍的混合物；贵金属活性组分为钯；助剂组分为氧化钾；
制备方法：
步骤S1，将贵金属活性组分钯0.01g研磨成400目细粉，将细粉状的钯投入到水中，超声分散25分钟，然后，向溶液中加入助剂组分氧化钾，其钾含量为0.10g，使钯与助剂组分混合，超声反应2小时，制成胶体；
步骤S2，将选定的载体100g分散到上述胶体中，置于80度水浴中40小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按0.2度/分的升温速度使烘箱温度升到90度，并在90度干燥30分钟；然后，按1度/分的升温速度使烘箱温度从90度升到130度，并在130度干燥60分钟；然后，对滤饼进行冷冻干燥，即：首先从-10度开始，按5度/分的降温速度，使冷冻温度从-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分钟；然后，按0.5度/分的降温速度，使冷冻温度从-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分钟；
最后，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按5度/分的升温速度使烘箱温度从70度升到180度，并在180度干燥3小时～4小时，得到催化剂半成品；
步骤S3，将得到的催化剂半成品置于马弗炉中，在氩气气氛中焙烧0.5～2小时，焙烧温度为1000度，即得到催化剂成品。催化剂的比表面积为400m2/g。
催化剂制备方法实施例4
原料：载体为氧化镍和二氧化硅的混合物，其质量比为1：1；贵金属活性组分为钯；助剂组分为硝酸钾；
制备方法：
步骤S1，将贵金属活性组分钯0.05g研磨成400目细粉，将细粉状的钯投入到水中，超声分散26分钟，然后，向溶液中加入助剂组分硝酸钾，其钾含量为0.08g，使钯与助剂组分混合，超声反应3小时，制成胶体；
步骤S2，将选定的载体100g分散到上述胶体中，置于70度水浴中40小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按0.2度/分的升温速度使烘箱温度升到90度，并在90度干燥30分钟；然后，按1度/分的升温速度使烘箱温度从90度升到130度，并在130度干燥60分钟；然后，对滤饼进行冷冻干燥，即：首先从-10度开始，按5度/分的降温速度，使冷冻温度从-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分钟；然后，按0.5度/分的降温速度，使冷冻温度从-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分钟；
最后，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按5度/分的升温速度使烘箱温度从70度升到180度，并在180度干燥3小时～4小时，得到催化剂半成品；
步骤S3，将得到的催化剂半成品置于马弗炉中，在氩气气氛中焙烧0.5～2小时，焙烧温度为1500度，即得到催化剂成品。催化剂的比表面积为450m2/g。
催化剂制备方法实施例5
原料：载体为二氧化硅和氧化镍的混合物；贵金属活性组分为钯；助剂组分为氧化钠；
制备方法：
步骤S1，将贵金属活性组分钯0.07g研磨成400目细粉，将细粉状的钯投入到水中，超声分散26分钟，然后，向溶液中加入助剂组分氧化钠，其钠含量为0.02g，使钯与助剂组分混合，超声反应3小时，制成胶体；
步骤S2，将选定的载体100g分散到上述胶体中，置于70度水浴中40小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按0.2度/分的升温速度使烘箱温度升到90度，并在90度干燥30分钟；然后，按1度/分的升温速度使烘箱温度从90度升到130度，并在130度干燥60分钟；然后，对滤饼进行冷冻干燥，即：首先从-10度开始，按5度/分的降温速度，使冷冻温度从-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分钟；然后，按0.5度/分的降温速度，使冷冻温度从-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分钟；
最后，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按5度/分的升温速度使烘箱温度从70度升到180度，并在180度干燥3小时～4小时，得到催化剂半成品；
步骤S3，将得到的催化剂半成品置于马弗炉中，在氩气气氛中焙烧0.5～2小时，焙烧温度为1000度，即得到催化剂成品。催化剂的比表面积为500m2/g。
催化剂制备方法实施例6
原料：载体为二氧化铈和氧化镍的复合物；贵金属活性组分为钯；助剂组分为氧化钾；
制备方法：
步骤S1，将贵金属活性组分钯0.04g研磨成400目细粉，将细粉状的钯投入到水中，超声分散30分钟，然后，向溶液中加入助剂组分氧化钾，其钾含量为0.20g，使钯与助剂组分混合，超声反应2小时，制成胶体；
步骤S2，将选定的载体100g分散到上述胶体中，置于70度水浴中36小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按0.2度/分的升温速度使烘箱温度升到90度，并在90度干燥30分钟；然后，按1度/分的升温速度使烘箱温度从90度升到130度，并在130度干燥60分钟；然后，对滤饼进行冷冻干燥，即：首先从-10度开始，按5度/分的降温速度，使冷冻温度从-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分钟；然后，按0.5度/分的降温速度，使冷冻温度从-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分钟；
最后，将滤饼置于烘箱中，烘箱初始温度为70度，按5度/分的升温速度使烘箱温度从70度升到180度，并在180度干燥3小时～4小时，得到催化剂半成品；
步骤S3，将得到的催化剂半成品置于马弗炉中，在氩气气氛中焙烧0.5～2小时，焙烧温度为900度，即得到催化剂成品。催化剂的比表面积为450m2/g。
验证例
对照例1：
原料：载体为二氧化硅和三氧化二铝的复合物；贵金属活性组分为钯；助剂组分为氧化钠；
制备方法：
步骤S1，将贵金属活性组分钯0.02g研磨成400目细粉，将细粉状的钯投入到水中，超声分散25分钟，然后，向溶液中加入助剂组分氧化钠，其钠含量为0.15g，使钯与助剂组分混合，超声反应2小时，制成胶体；
步骤S2，将选定的载体100g分散到上述胶体中，置于80度水浴中40小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，并在180度干燥5小时，得到催化剂半成品；
步骤S3，将得到的催化剂半成品置于马弗炉中，在氩气气氛中焙烧2小时，焙烧温度为1700度，即得到催化剂成品。
也就是说，本对照例与催化剂制备方法实施例1的区别在于：将步骤S2中的烘箱高温烘干、低温冻干以及再烘箱高温烘干的交叉干燥方法，直接替换为烘箱高温干燥方法。由此制备得到催化剂成品。
对照例2-对照例6：分别将催化剂制备方法实施例2-6的步骤S2，修改为：将选定的载体100g分散到上述胶体中，置于80度水浴中40小时，沉积完全后，过滤洗涤，将滤饼置于烘箱中，并在180度干燥5小时，得到催化剂半成品。其他所有条件均不变，得到对照例2-对照例6。
对于实施例1-6、对照例1-6制备得到的催化剂，分别取500g催化剂，放置于20立方米测试舱中，臭氧浓度为1.0mg/m3，相对湿度50％，20℃离心风机驱动气体通过催化剂测试模块，风速为1m/s左右，反应温度为室温，臭氧浓度依据国家标准《公共场所空气中臭氧测定方法》(GB/T18204.26-2000)靛蓝二磺酸钠分光光度法测定。反应15分钟后结果如下表所示：
不同催化剂室温条件下臭氧氧化活性对比
通过以上实验可以看出，本发明制备得到的催化剂，贵金属铂活性组分以贵金属元素计为催化剂总质量的0.1％以下，但是，其对臭氧的消除率均在98％以上，因此，对臭氧的消除率非常高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。