一种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于空气净化材料的技术领域，涉及消除臭氧的催化剂，具体涉及一种寿 命长、成本低、风阻小、无二次粉尘污染的以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 臭氧是一种强氧化剂，在多种场合中存在，如臭氧空气消毒机、紫外灯、果蔬消毒 机、负离子发生器、静电除尘器、复印机等。虽然臭氧是一种优良的消毒剂，但是由于其自身 毒性比较大，各种环境中对其最高浓度限制在0. l〇mg/m3。因此，需要对其进行消除。
[0003] 由Pt、Pd、Ag、Ce等稀有金属组成的臭氧消除催化剂效率高、寿命长，但其缺点是 价格昂贵，大大限制了应用范围。同时国内也有大量专利由过渡金属氧化物组成的消除臭 氧的催化剂，其成本适宜。其载体主要是活性颗粒物、惰性颗粒、金属蜂窝体、氧化铝蜂窝 体、颗粒物或粉体的二次负载后形成的滤器。如CN1679996A公开的专利中是将活性炭粉与 活性组分等物质制成原液负载于多孔陶瓷、纤维、海绵、铝蜂窝、纸蜂窝上，其缺点是载体的 比表面积小，催化剂有效组分含量比较低，寿命相对较短、催化效果较低。CN1375348A公开 的专利中催化剂载体是活性炭纤维，活性炭纤维的比表面积是非常大的，但是由于其结构 疏松，单位体积内的有效负载量非常低，而一般的活性炭纤维毡布气体阻力比较大，而且该 催化剂仅对低浓度（臭氧浓度小于15mg/m 3)的臭氧有催化效果。CN101219232A公开的专利 中，是将负载有活性组分的活性炭颗粒充填于蜂窝体滤器中，其负载量和风阻均比较合理， 但是活性炭颗粒在蜂窝滤器的气流中不可避免要产生粉尘，扩散到空气中，造成粉尘污染。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决现有技术中臭氧消除催化剂的寿命短、负载低、阻力大、易造成二次 粉尘污染的缺陷，提供了一种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂及其制备方法。
[0005] 本发明为实现其目的采用的技术方案是：
[0006] -种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂，将涂覆液负载在多孔基材上制备而 成，所述涂覆液中各活性成分的重量比例份数为：〇. 8-1. 2份十八酸山梨醇酯、1. 6-2. 4份 0P-10,4. 2-5. 8份聚乙二醇，0. 15-0. 85份羧基纤维素钠，1. 1-1. 9份聚乙烯醇，3. 2-4. 8份 乙酸乙烯酯，90-150份水，2-50份纳米金属氧化物。
[0007] 所述涂覆液中各活性成分的重量比例份数为：1份十八酸山梨醇酯、2份0P-10, 5 份聚乙二醇，0. 5份羧基纤维素钠，1. 5份聚乙烯醇，4份乙酸乙烯酯，100份水，18份纳米金 属氧化物。
[0008] 所述的纳米金属氧化物选自纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化铁、纳米氧化亚 铁、纳米氧化锰、纳米氧化铝、纳米氧化铜、纳米二氧化铝中的一种或多种。纳米金属氧化物 的复配使用可以起到协同增效的作用，大大提高对臭氧的消除效果。
[0009] 所述的多孔基材为铝蜂窝、纸蜂窝、塑料蜂窝、陶瓷蜂窝中的一种。
[0010] 所述的多孔基材的厚度大于5mm，多孔基材中孔的形状为圆形、方形或多边形，孔 的周长为10-lOOmm，孔壁的厚度为孔周长的1/5-3/4。本发明的多孔基材中孔的周长与孔 壁厚度的比例可以提高气流通过多孔基材时的最佳接触时间，在保证催化效果的同时减少 风阻。
[0011] -种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012] A、按活性成分的重量比例份数称取十八酸山梨醇酯、0P-10、聚乙二醇、羧基纤维 素钠，并溶于水中，得到混合溶液A，备用；
[0013] B、按活性成分的重量比例份数称取聚乙烯醇、乙酸乙烯酯加入到混合溶液A中， 搅拌至溶解，得到混合溶液B，备用；
[0014] C、向搅拌均匀的混合溶液B中加入纳米金属氧化物，搅拌均匀，得到悬浮液，备 用；
[0015] D、采用等体积浸渍法或喷涂法将悬浮液均匀涂覆在多孔基材上，沥干多余液体， 置于130-260°C烘箱中烘干处理0. 5-5小时，取出即得以多孔基材为载体的臭氧消除催化 剂。在130-260°C温度下进行烘干，可以提高活性成分更好的附着在多孔基材上，防止催化 剂使用过程中脱落，在130-260°C温度下进行烘干，可以保证活性成分各处干燥均匀。
[0016] 所述的等体积浸渍法为将多孔基材浸渍到悬浮液中，浸渍时间不小于30min。
[0017] 所述的喷涂法是利用喷枪将悬浮液喷涂到多孔基材上。
[0018] 本发明的有益效果是：本发明的臭氧消除催化剂在风速彡lm/s，臭氧浓度低于 100mg/m3时，臭氧催化分解效果可达100%，风阻< 50Pa，当提高风阻时，臭氧催化效果会大 大提高，而且本发明的臭氧消除催化剂不会发生二次粉尘污染。
[0019] 本发明中，十八酸山梨醇酯、0P-10(烷基酚聚氧乙烯醚）的作用是提高纳米氧化 金属的分散效果；羧基纤维素钠、聚乙烯醇、乙酸乙酯共同作用提高纳米氧化金属在多孔基 材上的附着力，防止其脱落，并且为纳米氧化金属保湿，提高纳米氧化金属的活性，从而大 大提高臭氧的消除效果。纳米氧化金属作为臭氧消除催化剂的主要成分，大大提高了对臭 氧的催化效果，同时为空气当中提供自由羟基，主动去催化分解臭氧，并提高空气当中的负 离子含量，同时对空气中的甲醛、异味等具有显著的催化分解效果。
[0020] 本发明中各活性成分的含量对臭氧的消除效果起到关键性作用，控制十八酸山 梨醇酯：0P-10 :聚乙二醇：羧基纤维素钠的比例为（0.8-1.2) :(1.6-2.4) :(4.2-5.8): (0. 15-0. 85)，优选控制比例1 :2 :5 :0. 5,该比例旨在提高纳米金属氧化物在整个涂覆液中 的分散效果，充分与纳米金属氧化物混合，在涂覆液中分散开来，结合聚乙烯醇、乙酸乙酯 的控制比例，改变纳米金属氧化物的表面活性，充分结合，使纳米金属氧化物均匀附着在载 体上，提高其催化活性。
【具体实施方式】
[0021] 本发明为解决现有技术中臭氧消除催化剂的寿命短、负载低、阻力大、易造成二次 粉尘污染的缺陷，提供了一种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂及其制备方法，下面结 合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0022] 实施例1
[0023] -种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂，将涂覆液负载在多孔基材上制备而 成，所述涂覆液中各活性成分的重量比例份数为：1份十八酸山梨醇酯、2份0P-10, 5份聚乙 二醇，0. 5份羧基纤维素钠，1. 5份聚乙烯醇，4份乙酸乙烯酯，100份水，纳米氧化铜与纳米 氧化亚铁、纳米二氧化铝组成的复配混合物18份。
[0024] 实施例2
[0025] -种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂，将涂覆液负载在多孔基材上制备而 成，所述涂覆液中各活性成分的重量比例份数为：〇. 8份十八酸山梨醇酯、1. 6份0P-10,4. 2 份聚乙二醇，0. 15份羧基纤维素钠，I. 1份聚乙烯醇，3. 2份乙酸乙烯酯，90份水，纳米氧化 铁与纳米二氧化钛组成的复配混合物20份。
[0026] 实施例3
[0027] -种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂，将涂覆液负载在多孔基材上制备而 成，所述涂覆液中各活性成分的重量比例份数为：〇. 85份十八酸山梨醇酯、1. 7份0P-10， 4. 4份聚乙二醇，0. 2份羧基纤维素钠，1. 2份聚乙烯醇，3. 4份乙酸乙烯酯，105份水，纳米氧 化锌与纳米二氧化锰组成的复配混合物6份。
[0028] 实施例4
[0029] -种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂，将涂覆液负载在多孔基材上制备而 成，所述涂覆液中各活性成分的重量比例份数为：〇. 9份十八酸山梨醇酯、1. 8份0P-10,4. 6 份聚乙二醇，0. 3份羧基纤维素钠，1. 3份聚乙烯醇，3. 6份乙酸乙烯酯，95份水，纳米氧化亚 铁与纳米氧化铝组成的复配混合物35份。
[0030] 实施例5
[0031] -种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂，将涂覆液负载在多孔基材上制备而 成，所述涂覆液中各活性成分的重量比例份数为：〇. 95份十八酸山梨醇酯、1. 9份0P-10， 4. 8份聚乙二醇，0. 4份羧基纤维素钠，1. 4份聚乙烯醇，3. 8份乙酸乙烯酯，110份水，纳米氧 化亚铁16份。
[0032] 实施例6
[0033] -种以多孔基材为载体的臭氧消除催化剂，将涂覆液