臭氧分解剂的制作方法

专利名称：：臭氧分解剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种分解除去存在于空气中的臭氧(o3)的臭氧分解催化剂。io
背景技术：
：在采用利用电晕放电的带电方式的电集尘式空气净化器或电子照相复印机等中，在机内的空气中进行电晕放电，所以在机内产生大量的臭氧。那么，该臭氧是臭味非常强烈、氧化性高的气体，例如在空气中即使存在O.lppm的浓度，就会出现气喘或头晕、恶心、头痛等生理作用，所以必15须避免从各仪器向机外漏泄这样的臭氧。为了克服这样的问题，提出了各种分解臭氧的过滤器。虽然方式各样，但如果着眼于臭氧分解剂，则如下所述。首先，公开了控制活性碳的气孔容积的臭氧分解剂(例如参照专利文献l)。20但是，即使控制了活性碳的气孔容积，也因碳的消失反应引起经时劣化率增大，不能长时间内维持高效率。进而，还公开了在活性碳的表面载有a—FeOOH和5Fe203H20的臭氧分解剂(例如参照专利文献2)。但是，虽然这种方法是依赖于活性碳的分解反应，可以维持比活性碳25单体更高的效率，但仍然存在经时劣化率增大从而不能长时间内维持高效率的问题。另一方面，还公开了来自铁、铜复合氧化物的各种臭氧分解剂(例如参照专利文献3、专利文献4)。但是，由于铁氧化物、铜氧化物的复合化合物的臭氧分解性能不够，30因此通过并用贵金属来提高臭氧分解性能，因而成为极高价的催化剂，难以在产业上广泛利用。专利文献1:特开昭56—168824号公报专利文献2:特开2002—233718号公报专利文献3:特开昭62—201648号公报5专利文献4:特开平02—187148号公报
发明内容本发明以所述以往技术的课题为背景，本发明的目的在于提供一种以臭氧为主的对人体有害的气体的除去性能高、使用寿命长、低廉的臭氧分io解剂。为了解决所述课题，进行了潜心研究，结果终于完成本发明。即，本发明是含有铁化合物和尖晶石结构的铁化合物的臭氧分解剂。如下所述的臭氧分解剂适于所述目的，即所述铁化合物含有Fe203、FeO(OH)、Fe(OH)3中的至少一种氧化物，所述尖晶石结构的铁化合15物含有MnFe204、ZnFe204、NiFe204、CuFe204、CoFe204中的至少一种氧化物。利用含有铁化合物和尖晶石结构的铁化合物的臭氧分解剂，可以以低价格实现应长期满足的臭氧除去性能。20具体实施例方式本发明优选为含有铁化合物和尖晶石结构的铁化合物两者的臭氧分解剂。这是因为，通过含有铁化合物和尖晶石结构的铁化合物两者，可以得到出色的臭氧分解性能。可以通过这种组合得到出色的臭氧分解性能的原因尚无定论，可能是因为含有两者可以使臭氧的氧原子的掺入及释放顺25利地进行。本发明中的铁化合物优选含有Fe203、FeO(OH)、Fe(OH)3中的至少一种氧化物。这是因为，通过釆用这些铁化合物，再加上尖晶石结构的铁化合物的存在，可以实现更出色的臭氧分解性能。铁化合物的制法可以利用用碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠等中和水溶性铁盐之后用高温烧成的30方法，或用碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠等中和水溶性铁盐，然后，用过氧二硫酸钾、次氯酸钠、过氧化氢水等氧化剂水中氧化的方法，或用碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠等中和水溶性铁盐之后，向液体中通空气，在溶解氧下水中氧化的方法，或在高温下烧成水溶性铁盐的方法等制作。另一方面，尖晶石结构的铁化合物优选含有MnFe204、ZnFe204、5NiFe204、CuFe204、CoFe204中的至少一种氧化物。尖晶石结构的铁化合物的制法可以利用混合各金属的氧化物、碳酸盐的粉末，用80(TC以上的高温加热合成的方法，或使Fe、Ni、Co、Mn各金属成为草酸盐，进行共沉淀，用60080(TC加热的方法，或用碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠等中和水溶性金属盐之后，向反应液中通入氮气并同时加热至4080°C，保io持在一定温度，然后将氮气换成空气，边搅拌边用溶解氧进行氧化的方法等制作。可以举出利用所述方法，分别制作铁化合物和尖晶石结构的铁化合物并混合的方法。但是，为了合理地制作铁化合物和尖晶石结构的铁化合物，优选用共沉淀法制作铁化合物和尖晶石结构的铁化合物的方法。15更具体而言，为在用碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠等中和水溶性金属盐之后，不通氮而向反应液通空气，并同时加热至4080°C，保持在一定温度，边搅拌边用溶解氧氧化的方法。进而，也可以通过在200400°C下烧成而进行FeOOH、Fe(OH)3等的氧化。通过利用该方法进行，会在40。C以下的低温侧产生铁化合物，在40。C以上的温度下产生尖晶石结20构的铁化合物。臭氧分解催化剂中含有的锰、锌、镍、铜、钴，优选锰、锌、镍、铜、钴的含有率相对臭氧分解催化剂的铁元素，以350摩尔％配合，更优选1030摩尔％。不到3摩尔％的情况下，尖晶石结构的生产率变低，臭氧分解性能变低。另一方面，超过50摩尔％的情况下，锰、锌、镍、铜、25钴来源的化合物的产生变多，臭氧分解性能变低。铁化合物、尖晶石结构的铁化合物的结构可以利用X射线衍射确认。另一方面，臭氧分解催化剂中含有的铁、锰、锌、镍、铜、钴可以利用荧光X射线确认锰、锌、镍、铜、钴的金属元素的含有率。不仅可以将所述含有铁化合物和尖晶石结构的铁化合物的臭氧分解30催化剂成形为粉末或颗粒状而单独用于填充层等中，而且还可以与其他脱臭剂或分解剂混合或者并用使用。另外，还可以附于无纺布、织物、片基材，成形加工成褶皱(pieats:/i;—、;o形状、蜂窝形状来使用。进而，还可以附于片材、由铝箔构成的蜂窝基材、氨基甲酸酯来使用。实施例5以下利用实施例更具体地表示本发明的作用效果。下述实施例不具有限定本发明方法的性质，按照前述和后述的主旨进行的设计变更均包括在本发明的技术范围中。首先，以下表示在本实施例中使用的臭氧分解剂的试验方法。(尖晶石结构)io铁化合物、尖晶石结构的铁化合物可以通过测定X射线衍射中的晶格面间距(d值)来确认。在测定条件为CuKa射线源、电压40KV、电流37.5mA、扫描范围1575°、扫描速度0.124°/min下实施。将测定结果与JCPDS(JointCommitteeofPowderDiffractionStandarts)卡进行比较，可以从晶格面间距确认。例如MnFe204的d值按照相对强度高的顺15序，依次为2.56、1.50、3.01、1.64等。(臭氧除去率)计量臭氧分解剂O.lg，填充于内径12.5mm的玻璃制柱中。以风量2L/min向柱供给已调整至温度25'C、相对湿度50%RH的含有8ppm的臭氧的空气。测定柱的入口、出口的臭氧浓度，从下式算出除去率。臭氧浓20度用紫外线吸收法臭氧浓度测定器测定。(公式1)除去率(Q%)=[1—(臭氧出口浓度)/(臭氧入口浓度)X100](实施例l)将5.5g硫酸铁[FeS047H20]、1.2g硫酸锰[MnS045&0]溶解于25500ml、2(TC的离子交换水中，得到A液。另一方面。将8g碳酸钠[7^2(:03]溶解于500ml、20'C的离子交换水中，得到B液。向A液缓慢添加B液，得到含铁化合物的C液。向该C液中通空气并同时搅拌1小时。然后，升温至5(TC，搅拌6小时。滤出C液，用离子交换水水洗直至滤液变成中性，然后在10(TC的空气中干燥10小时。得到的催化剂含有Fe203、FeO30(OH)的铁化合物和MnFe204的尖晶石结构的铁化合物，Mn元素比率为20摩尔％。(实施例2)将5.5g硫酸铁[FeS047H20]、1.2g硫酸铜[CuS0451120]溶解于500ml、2(TC的离子交换水中，得到A液。另一方面。将8g碳酸钠[Na2C03]5溶解于500ml、2(TC的离子交换水中，得到B液。向A液缓慢添加B液，得到含铁化合物的C液。向该C液中通空气并同时搅拌1小时。然后，升温至5(TC，搅拌6小时。滤出C液，用离子交换水水洗直至滤液变成中性，然后在IOO'C的空气中干燥10小时。得到的催化剂含有Fe203、FeO(OH)的铁化合物和CuFe204的尖晶石结构的铁化合物，Cu元素比率为io20摩尔％。(实施例3)将实施例1的催化剂在250'C的空气中空气氧化3小时。得到的催化剂含有Fe203的铁化合物和MnFe204的尖晶石结构的铁化合物，Cu元素比率为20摩尔％。15(实施例4)将实施例2的催化剂在25(TC的空气中空气氧化3小时。得到的催化剂含有Fe203的铁化合物和CuFe204的尖晶石结构的铁化合物，Cu元素比率为20摩尔％。(比较例1)20将5.5g硫酸铁[FeS0471120]溶解于500ml、20°C的离子交换水中，得到A液。另一方面。将8g碳酸钠[Na2CQ3]溶解于500ml、20'C的离子交换水中，得到B液。向A液缓慢添加B液，得到含铁化合物的C液。向该C液中通空气并同时搅拌1小时。然后，升温至5(TC，搅拌6小时。滤出C液，用离子交换水水洗直至滤液变成中性，然后在10(TC的空气中25干燥10小时。得到的催化剂含有Fe203、FeO(OH)的铁化合物。(比较例2)将比较例1的催化剂在250。C的空气中空气氧化3小时。得到的催化剂为Fe203的铁化合物。关于实施例13，可知初始的臭氧除去率、60小时后的臭氧除去率30较高，经时劣化较小。另一方面，关于比较例12，可知从初始的臭氧除去率开始就为低性能。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>5产业上的可利用性本发明中的臭氧分解剂从初始到长期均可以维持高效率，可以用于广泛的臭氧分解除去领域，会极大地有助于产业界。权利要求1.一种臭氧分解剂，其特征在于，含有铁化合物和尖晶石结构的铁化合物。2.根据权利要求1所述的臭氧分解剂，其特征在于，铁化合物含有Fe203、FeO(OH)、Fe(OH)3中的至少一种氧化物。3.根据权利要求1或2中任意一项所述的臭氧分解剂，其特征在于，尖晶石结构的铁化合物含有MnFe204、ZnFe204、NiFe204、CuFe204、CoFe204中的至少一种氧化物。全文摘要本发明提供一种以臭氧为主的对人体有害的气体的除去性能高、使用寿命长、低廉的臭氧分解剂，其特征在于(1)含有铁化合物和尖晶石结构的铁化合物，(2)铁化合物含有Fe₂O₃、FeO(OH)、Fe(OH)₃中的至少一种氧化物，(3)尖晶石结构的铁化合物含有MnFe₂O₄、ZnFe₂O₄、NiFe₂O₄、CuFe₂O₄、CoFe₂O₄中的至少一种氧化物。文档编号B01J23/889GK101189064SQ20068001561公开日2008年5月28日申请日期2006年4月25日优先权日2005年5月9日发明者植田和宏申请人:东洋纺织株式会社