专利名称：一种臭氧分解催化剂及其制备方法
一种臭氧分解催化剂及其制备方法涉及领域本发明涉及一种臭氧分解催化剂及其制备方法。
技术背景臭氧是强氧化剂，也是广谱杀菌消毒剂，可广泛应用于各种水质处理、医 疗卫生、食品保鲜以及去除难降解物质等，但是由于臭氧的利用率较低，在实 际使用过程中，往往会产生大量的残留臭氧。如果这些残留的臭氧直接排放到 大气中，势必造成环境污染。另外，来自机舱、复印机和高压放电等产生的臭氧也将直接影响环境空气，当臭氧浓度超过O. 06 mg m—3时就会对人体产生一定 的危害。因此，在臭氧排出前进行处理，将其转化为无害物质非常必要。目前，用于臭氧分解的催化剂活性组分主要有以下几种贵金属、过渡金 属氧化物、锰的化合物。贵金属臭氧催化剂主要是含有铂、钯、铑等成分的催 化剂，如公开号为CN1316300，名称为"一种臭氧(03)还原催化剂及其制造方 法"的发明专利申请，公开了一种负载型臭氧还原催化剂，将硝酸铁、硝酸镍、 硝酸银、硝酸钯在去离子水中，浸入作为载体的柱状活性炭中制成，根据该专 利申请文件记载，该催化剂在常温常压下10-l秒就可有效分解还原臭氧(03)为 氧气(02)， 100 g催化剂寿命长达1500 2000 h，达到臭氧尾气排放指标O. 04 卯m/m2;公开号为CN1785511，名称为"Ru/A1203催化臭氧氧化催化剂及其微波 合成方法"的发明专利申请，公开了一种载体为A1203，活性组分为Ru02催化臭 氧氧化催化剂，根据该专利申请文件记载，该催化剂在中性pH条件下，对于内 分泌干扰物、酚类物质、小分子酸类等物质都具有很好的去除效果；公开号为 CN1990102，名称为"光催化消除臭氧的Au/Ti02催化剂"的发明专利申请，公 开了一种以Au为活性组分，Ti02为活性载体的催化剂，根据该专利申请文件记 载，该催化剂催化性能好，用于光催化消除臭氧，所需的担体简单，催化剂的 用量较少，尤其适合于室内空气净化装置中臭氧的消除，并且制备工艺简单， 成本也大大降低，适合于工业化生产。这些专利申请提出的技术方案均用到了 贵金属成分，此类催化剂催化分解性能较好，但其成本高，且水蒸气存在时会 强烈抑制臭氧分解过程，使用一段时间后必须加热再生，其使用受到较大限制。 还有一种过渡金属氧化物催化剂，这是一种相对廉价的臭氧分解催化剂，如 K.Kodama (中文译文科达马)在其申请的专利中就是将过渡金属氧化物CoOx 和NiOx负载到硅胶上得到的催化剂，此类催化剂对脱臭、脱色、杀菌、分解有 机物后剩余臭氧的分解特别有效，但其分解效率较低，使用寿命短，且使用时 必须存在一定的水汽环境，对使用环境要求较高，难以推广使用。此外，锰的化合物催化剂也是研究较多的一种催化剂，Oyama(中文译文欧亚马)等在A1203 载体的臭氧分解研究工作中得出了 Mn(U舌性最好的结论，此后大多数研究者的 工作都是在以含有Mn02为基础的催化剂上进行改性的，但在以此制成的的臭氧 催化存在制备工艺较复杂，且应用条件受到限制的缺点，仍然不能满足需要。 发明内容本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提出一种臭氧分解催化剂及 其制备方法，它工艺简单，催化剂臭氧分解效率高，性能稳定，成本低，使用 寿命长。本发明涉及一种臭氧分解催化剂，载体为活性炭颗粒或活性炭纤维，其特 征在于锰、锰的氧化物或碳酸盐为主活性组分，镍、银和铈的氧化物或碳酸 盐为助活性组分；所述的三种助活性组分镍、银、铈的重量百分比为 2 7 : 1 4 : 1 6,所述的主活性组分与助活性组分的重量百分比为3 20 : 5 17。本发明的臭氧分解催化剂以浸渍沉淀法进行制备，制备方法包括下列步骤 A、配制活性组分溶液将浓度为0. 40 0. 60 mol L—1的硝酸锰溶液、0. 08 0. 12 mol L—1的硝酸镍溶液、0.08 0.12 mol 1/的硝酸银的溶液和0. 04 0. 06 mol ，L—'的硝酸铈溶液以相同体积混合制成活性组分溶液；B、活性处理选用 活性炭颗粒或活性炭纤维作为催化剂载体，浸入上述配成的活性组分溶液15 30小时，取出洗涤，于烘箱内so x:进行干燥；C、将经过上述活性处理的催化剂载体浸入0. 50 0. 80 mol L—'的碳酸钠溶液15 30小时；D、将经过上述碳酸钠 溶液浸入的催化剂载体洗涤干燥，在100 30(TC条件下，烘烧6 10小时，制得 催化剂成品。本发明的制备工艺较简单，制得的催化剂具有臭氧分解效率高、性能稳定、 成本低、使用寿命长等特点，在空速20000 h—1，臭氧初始浓度为200 ppm的情 况下，反应2000小时后，催化剂分解效率仍高达90%以上。
具体实施方式
实施例1配制硝酸锰、硝酸镍、硝酸银和硝酸铈的浓度分别为0.40 mol *L—'、 0.08 mol L—1、 0. 08 mol L—1、 0. 04 mol L—1的溶液，将其以相同体积混合，将载体 活性炭颗粒浸入其中，15h后取出，蒸馏水洗涤，干燥；再将载体浸渍于0.05 mol *L—'的碳酸钠溶液中，15 h后取出，蒸馏水洗涤，干燥，然后于100 °。烘 烧6h，制得臭氧分解催化剂中主活性组分与助活性组分的重量百分比为12 : 7，其中三种助活性组分镍、银、铈的重量百分比为4:i:2。实施例2配制硝酸锰、硝酸镍、硝酸银和硝酸铈的浓度分别为0. 50 mol L—'、 0. 10mol 1A 0. 10 mol L—1、 0. 05 mol L—1的溶液，将其以相同体积混合，将fe体 活性炭颗粒浸入其中，24h后取出，蒸馏水洗涤，干燥；再将载体浸渍于0.60 mol ，L—i的碳酸钠溶液中，24h后取出，蒸馏水洗涤，干燥，然后于20(TC烘烧 8 h，制得臭氧分解催化剂中主活性组分与助活性组分的重量百分比为13 : 10，其中三种助活性组分镍、银、铈的重量百分比为5:3:2。实施例3配制硝酸锰、硝酸镍、硝酸银、硝酸铈的浓度分别为0.60 mol 「'、 0.12 mol L—\ 0. 12 mol L—'、 0.06 mol L—'的溶液，将其以相同体积混合，将载体 活性炭颗粒浸入其中，30 h后取出，蒸馏水洗涤，干燥；再将载体浸渍于0.8 mol !/i的碳酸钠溶液中，30 h后取出，蒸馏水洗涤，干燥，然后于300 。C烘 烧10 h，制得臭氧分解催化剂中主活性组分与助活性组分的重量百分比为17: ii，其中三种助活性组分镍、银、铈的重量百分比为5:3:3。实施例4配制硝酸猛、硝酸镍、硝酸银、硝酸铈的浓度分别为0.40 mol [/'、 0.09 mol L-\ 0. 08 mol L—'、 0. 04 mol L—'的溶液，将其以相同体积混合，将载体 活性炭纤维浸入其中，15h后取出，蒸馏水洗涤，干燥；再将载体浸渍于0.05 mol *L—i的碳酸钠溶液中，15 h后取出，蒸馏水洗涤，干燥，然后于100 t烘 烧6h，制得臭氧分解催化剂中主活性组分与助活性组分的重量百分比为13 : 8，其中三种助活性组分镍、银、铈的重量百分比为4:i:3。实施例5配制硝酸锰、硝酸镍、硝酸银、硝酸铈的浓度分别为0.50 mol ，L—'、 0.09 mol*L—'、 0.09mol.L—'、 0. 05 mol L—1的溶液，将其以相同体积混合，将载体 活性炭纤维浸入其中，15h后取出，蒸馏水洗涤，干燥；再将载体浸渍于0.06 mol !/'的碳酸钠溶液中，15 h后取出，蒸馏水洗涤，干燥，然后于100 t:烘 烧6 h，制得臭氧分解催化剂中主活性组分与助活性组分的重量百分比为15 : 11，其中三种助活性组分镍、银、铈的重量百分比为6:2:3。实施例6配制硝酸锰、硝酸镍、硝酸银、硝酸铈的浓度分别为0.60 mol *L—\ 0.09 mol L-\ 0. 12 mol L-1、 0. 06 mol L—'的溶液，将其以相同体积混合，将载体 活性炭纤维浸入其中，15h后取出，蒸馏水洗涤，干燥；再将载体浸渍于0.06 mol *L—'的碳酸钠溶液中，15 h后取出，蒸馏水洗涤，干燥，然后于100 'C烘 烧6 h，制得臭氧分解催化剂中主活性组分与助活性组分的重量百分比为17: io，其中三种助活性组分镍、银、铈的重量百分比为5:2:3。
权利要求
1、一种臭氧分解催化剂，载体为活性炭颗粒或活性炭纤维，其特征在于锰、锰的氧化物或碳酸盐为主活性组分，镍、银和铈的氧化物或碳酸盐为助活性组分；所述的三种助活性组分镍、银、铈的重量百分比为2~7∶1~4∶1~6，所述的主活性组分与助活性组分的重量百分比为3~20∶5~17。
2、 根据权利要求l所述的臭氧分解催化剂，其特征在于所述的主活性组 分与助活性组分重量百分比为5 12 : 7 13。
3、 一种臭氧分解催化剂的制备方法，以浸渍沉淀法进行制备，包括下列步 骤A、配制活性组分溶液将浓度为0.40 0.60 mol L—1的硝酸锰溶液、 0.08 0. 12 mol L—1的硝酸镍溶液、0. 08 0. 12 mol L—1的硝酸银的溶液和 0.04~0.06 mol *L—^勺硝酸铈溶液以相同体积混合制成活性组分溶液；B、活性 处理选用活性炭颗粒或活性炭纤维作为催化剂载体，浸入上述配成的活性组 分溶液15 30小时，取出洗涤，于烘箱内80 'C进行干燥；C、将经过上述活性 处理的催化剂载体浸入0. 5(T0. 80 mol L—'的碳酸钠溶液15 30小时；D、将经 过上述碳酸钠溶液浸入的催化剂载体洗涤干燥，在100 300 t条件下，烘烧6 10 小时，制得催化剂成品。
全文摘要
本发明涉及一种臭氧分解催化剂及其制备方法，该催化剂以活性炭颗粒或活性炭纤维作为载体，以锰、镍、银、铈作为催化剂的活性组分，制备方法包括A.将硝酸锰溶液、硝酸镍溶液、硝酸银的溶液和硝酸铈溶液以相同体积混合制成活性组分溶液；B.选用活性炭颗粒或活性炭纤维作为催化剂载体，浸入上述配成的活性组分溶液，取出洗涤、干燥；C.取出浸入碳酸钠溶液；D.取出洗涤、干燥，烘烧，制得催化剂成品。该法制备催化剂工艺简单，臭氧分解效率高，催化剂的成本较低，且性能稳定，使用寿命长，具有广阔的应用前景。
文档编号A62D101/47GK101402047SQ20081007977
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月9日 优先权日2008年11月9日
发明者宋春丽, 浩 张, 徐海云, 范海明, 陈兆文 申请人:中国船舶重工集团公司第七一八研究所