技术简介：
本发明针对空气放电等离子体净化装置产生的低浓度臭氧及氮氧化物难以有效去除的问题，提出一种复合催化剂及其制备工艺。通过硝酸盐浸渍活性炭纤维载体并分段热处理，使载体表面形成二氧化锰、氧化铜等金属氧化物与纳米金属晶体协同作用的结构，实现对臭氧和氮氧化物的高效催化分解，净化效率达95%以上。
关键词：臭氧去除,氮氧化物处理
专利名称：一种消除臭氧及氮氧化物的催化剂及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境保护领域中的空气净化材料，特别涉及一种消除臭氧及氮氧化物的催化剂及其制备工艺。
本发明的制备工艺为a、首先将硝酸锰、硝酸铜、硝酸镍和硝酸银混合制成硝酸盐溶液；b、将催化剂载体浸没于硝酸盐溶液中3～4小时；c、取出在40℃～50℃烘干，将催化剂载体置于300℃～350℃氮气保护气氛下加热3～4小时，使催化剂载体表面微孔中的硝酸盐，分解为氧化锰、氧化铜、氧化镍、氧化银；d、再在300℃～350℃氮气中加入5％～10％的氢气维持20～30分钟，可以在催化剂载体表面的微孔中得到少量相应的纳米尺度单晶金属；
e、最后将催化剂载体冷却到室温后，即得消除臭氧及氮氧化物的催化剂。
在本发明的制备工艺中硝酸盐溶液中含硝酸锰3％～8.4％、硝酸铜1％～3.6％、硝酸镍0.25％～0.84％和硝酸银0.15％～0.25％；催化剂载体为粘胶活性炭纤维载体。
本发明的催化剂中含二氧化锰62％～71％、氧化铜18％～27％、氧化镍4％～6％、氧化银7％～9％；它还含有少量的纳米尺度单晶铜、镍和银。
本发明采用部分还原的工艺，使得催化剂的成份主要为二氧化锰、氧化铜、氧化镍和氧化银，含有少量的铜、镍、银的纳米金属晶体，金属氧化物对臭氧分解的效率较高，少量的铜、镍、银的纳米金属晶体，对氮氧化物由较高的还原效率，且催化剂载体的比表面积很大，空气能够与催化剂充分接触。对于空气中低浓度臭氧、低浓度氮氧化物的催化效果可以达到95％，因此，在空气流速大的条件下使用效果好，特别是可以保证除去空气放电等离子体净化装置所产生的少量臭氧和氮氧化物，使得达到室内空气质量的国家标准。
具体实施例方式实施例1，首先将3％的硝酸锰、1％的硝酸铜、0.25％的硝酸镍和0.15％的硝酸银混合，配制成浓度为4.4％的硝酸盐溶液；将粘胶活性炭纤维载体浸没于硝酸盐溶液中3小时后取出在40℃烘干，再将粘胶活性炭纤维载体置于300℃氮气保护气氛下加热3小时，使粘胶活性炭纤维载体表面微孔中的硝酸盐分解为二氧化锰、氧化铜、氧化镍、氧化银；再在300℃氮气中加入5％的氢气维持20分钟，可以在催化剂载体表面的微孔中得到少量相应的纳米尺度单晶金属；最后将催化剂载体冷却到室温后，即得消除臭氧及氮氧化物的催化剂。
实施例2，首先将8.4％的硝酸锰、3.6％的硝酸铜、0.84％的硝酸镍和0.25％的硝酸银混合，配制成浓度为13.09％的硝酸盐溶液；将粘胶活性炭纤维载体浸没于硝酸盐溶液中4小时后取出在50℃烘干，再将粘胶活性炭纤维载体置于350℃氮气保护气氛下加热4小时，使粘胶活性炭纤维载体表面微孔中的硝酸盐分解为氧化锰、氧化铜、氧化镍、氧化银；再在350℃氮气中加入10％的氢气维持30分钟，可以在催化剂载体表面的微孔中得到少量相应的纳米尺度单晶金属；最后将催化剂载体冷却到室温后，即得消除臭氧及氮氧化物的催化剂。
实施例3，首先将5％的硝酸锰、2％的硝酸铜、0.5％的硝酸镍和0.2％的硝酸银混合，配制成浓度为7.7％的硝酸盐溶液；将粘胶活性炭纤维载体浸没于硝酸盐溶液中3.5小时后取出在45℃烘干，再将粘胶活性炭纤维载体置于320℃氮气保护气氛下加热3.5小时，使粘胶活性炭纤维载体表面微孔中的硝酸盐分解为氧化锰、氧化铜、氧化镍、氧化银；再在330℃氮气中加入8％的氢气维持25分钟，可以在催化剂载体表面的微孔中得到少量相应的纳米尺度单晶金属；最后将催化剂载体冷却到室温后，即得消除臭氧及氮氧化物的催化剂。
实施例4，首先将8.4％的硝酸锰、1％的硝酸铜、0.84％的硝酸镍和0.15％的硝酸银混合，配制成浓度为10.39％的硝酸盐溶液；将粘胶活性炭纤维载体浸没于硝酸盐溶液中3.8小时后取出在43℃烘干，将粘胶活性炭纤维载体置于340℃氮气保护气氛下加热3.2小时，使粘胶活性炭纤维载体表面微孔中的硝酸盐分解为氧化锰、氧化铜、氧化镍、氧化银；再在310℃氮气中加入6％的氢气维持23分钟，可以在催化剂载体表面的微孔中得到少量相应的纳米尺度单晶金属；最后将催化剂载体冷却到室温后，即得消除臭氧及氮氧化物的催化剂。
实施例5，首先将3％的硝酸锰、3.6％的硝酸铜、0.25％的硝酸镍和0.15％的硝酸银混合，配制成浓度为7％的硝酸盐溶液；将粘胶活性炭纤维载体浸没于硝酸盐溶液中3.2小时后取出在48℃烘干，将粘胶活性炭纤维载体置于310℃氮气保护气氛下加热3.7小时，使粘胶活性炭纤维载体表面微孔中的硝酸盐分解为氧化锰、氧化铜、氧化镍、氧化银；再在340℃氮气中加入7％的氢气维持28分钟，可以在催化剂载体表面的微孔中得到少量相应的纳米尺度单晶金属；最后将催化剂载体冷却到室温后，即得消除臭氧及氮氧化物的催化剂。
实施例6，首先将7％的硝酸锰、1.8％的硝酸铜、0.6％的硝酸镍和0.2％的硝酸银混合，配制成浓度为9.6％的硝酸盐溶液；将粘胶活性炭纤维载体浸没于硝酸盐溶液中3.6小时后取出在50℃烘干，再将粘胶活性炭纤维载体置于300℃氮气保护气氛下加热4小时，使粘胶活性炭纤维载体表面微孔中的硝酸盐分解为氧化锰、氧化铜、氧化镍、氧化银；再在350℃氮气中加入5％的氢气维持30分钟，可以在催化剂载体表面的微孔中得到少量相应的纳米尺度单晶金属；最后将催化剂载体冷却到室温后，即得消除臭氧及氮氧化物的催化剂。
根据本发明的制备工艺所得的催化剂中含氧化锰62％～71％、氧化铜18％～27％、氧化镍4％～6％、氧化银7％～9％，还含有少量的纳米尺度单晶金属锰、铜、镍和银。
权利要求1.一种消除臭氧及氮氧化物的催化剂制备工艺，其特征在于a、首先将硝酸锰、硝酸铜、硝酸镍和硝酸银混合制成硝酸盐溶液；b、将催化剂载体浸没于硝酸盐溶液中3～4小时；c、取出在40℃～50℃烘干，将催化剂载体置于300℃～350℃氮气保护气氛下加热3～4小时，使催化剂载体表面微孔中的硝酸盐分解；d、再在300℃～350℃氮气中加入5％～10％的氢气维持20～30分钟；e、最后将催化剂载体冷却到室温后，即得消除臭氧及氮氧化物的催化剂。
2.根据权利要求1所述的消除臭氧及氮氧化物的催化剂制备工艺，其特征在于所说的硝酸盐溶液中含硝酸锰3％～8.4％、硝酸铜1％～3.6％、硝酸镍0.25％～0.84％和硝酸银0.15％～0.25％。
3.根据权利要求1所述的消除臭氧及氮氧化物催化剂的制备工艺，其特征在于所说的催化剂载体为粘胶活性炭纤维载体。
4.一种消除臭氧及氮氧化物的催化剂，其特征在于其中含氧化锰62％～71％、氧化铜18％～27％、氧化镍4％～6％、氧化银7％～9％。
5.根据权利要求4所述的一种消除臭氧及氮氧化物的催化剂，其特征在于它还含有少量的纳米尺度单晶金属锰、铜、镍和银。
全文摘要本发明公开了一种消除臭氧及氮氧化物的催化剂及其制备工艺,将硝酸锰、硝酸铜、硝酸镍和硝酸银制成硝酸盐溶液;将催化剂载体置于硝酸盐溶液中浸泡后取出烘干,置于氮气中加热;再将催化剂载体置于氮、氢混合气体中加热后冷却到室温,即可。本发明对臭氧分解的效率较高,对氮氧化物由较高的还原效率,且催化剂载体的比表面积很大,能与空气充分接触,用于清除放电空气净化和杀菌装置、负离子发生器所产生的有害气体。
文档编号B01J37/00GK1375348SQ0113815
公开日2002年10月23日 申请日期2001年12月29日 优先权日2001年12月29日
发明者杨兰均, 李严, 蔡巍 申请人:西安交通大学