[发明专利]一种铈锰复合氧化物催化剂、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种铈锰复合氧化物催化剂、其制备方法及用途，尤其涉及一种室温高湿度高空速条件下分解臭氧的铈锰复合氧化物催化剂、制备方法及其用途。

背景技术

臭氧(O₃)与氧气(O₂)是氧元素的同素异形体，具有特殊的腥味，颜色呈现淡紫色，对于人类赖以生存的环境有双刃剑的作用。。在平流层，臭氧能够抵挡对人体有害的紫外线直接照射地球，然而在近地表，臭氧会对人体的皮肤，免疫系统以及神经系统等产生不同程度的影响，因此我们必须高度重视臭氧的危害。

2015年10月1日美国国家环境保护局(EPA)将臭氧排放标准由75ppb收紧至70ppb，我国室内空气标准(GB/T 18883-2002)要求室内臭氧浓度不能超过70ppb。近年来，臭氧被广泛应用于医疗卫生，食品保鲜，水处理等行业，在使用过程中很容易造成残留，直接排放到大气中，并可能造成二次颗粒物形成加重雾霾，严重影响我们的生存环境。与此同时，在我们的生活区域内，打印机工作以及利用静电除尘技术的净化器和新风系统等都会产生臭氧，这些严重威胁着我们的身体健康。因此急需对臭氧进行无害化处理。

目前处理臭氧的方法主要有：活性炭法、药液吸收法和催化法。其中催化分解臭氧具有安全、高效、经济、环保、无需更换耗材等优点，成为研究的重点。目前处理臭氧的催化剂主要可以分为含锰催化剂、含过渡金属催化剂、以及贵金属催化剂。但是现有的催化剂依旧存在着成本高，抗湿差，臭氧分解率低等问题。

CN 1785507A公开了一种臭氧分解催化剂及其制备方法，采用以锰的氧化物为主活性组份，添加碱金属或碱土金属为助活性组份，采用喷涂工艺，负载在金属或陶瓷蜂窝载体上，制备工艺相对比较复杂。

CN 103084184A提供了一种负载型催化剂的制备方法，以铜铁复合氧化物为主要活性组分，金为助活性组分，负载在活性炭纤维布载体，室温下能分解臭氧，不需要额外能量的输入。CN 102513106A以碳酸钾或者碳酸氢钾为沉淀剂制备出银-锰-铈复合金属氧化物催化剂，在臭氧的催化分解中表现出优良的抗湿性。但这两种催化剂都需要采用贵金属，限制了其广泛应用。

CN 104001502A公开了一种室温高湿度下分解臭氧的铈锰催化剂、制备方法及其用途。所述铈锰催化剂具有如下化学组成：CeMn_aO_x，其中，a为1-8之间的自然数，所述方法包括如下步骤：(1)将二价锰源溶于去离子水中，充分搅拌至完全溶解，然后调节pH至4-5；(2)向步骤(1)得到的溶液中加入铈源，充分搅拌至固体完全溶解，然后缓慢滴加高锰酸钾水溶液，搅拌，随后将溶液移入高压水热釜中，在100℃下水热反应24h；(3)冷却，离心洗涤，干燥，得到室温高湿度下分解臭氧的铈锰催化剂。该铈锰催化剂在相对湿度为90％情况下，表现较高的臭氧催化分解活性，可用于室温高湿度下分解臭氧。但是，所述的铈锰催化剂热稳定仅为170℃，且其制备过程中需要用到高锰酸钾，污染环境。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铈锰复合氧化物催化剂、其制备方法及用途，所述铈锰复合氧化物催化剂的抗湿性能优异，在高湿度、高空速条件下用于臭氧分解的分解率高，且热稳定性高，另外，其制备方法简单。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种铈锰复合氧化物催化剂，所述铈锰复合氧化物催化剂具有如下化学组成：CeMn_aO_x，Mn的化合价主要为+4价，所述CeMn_aO_x中a的值选自10-25之间的自然数，如10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25，优选为20。

优选地，所述铈锰复合氧化物催化剂包括α-MnO₂晶型和γ-MnO₂晶型。

优选地，所述铈锰复合氧化物催化剂为球状。

优选地，所述铈锰复合氧化物催化剂的粒径大小为4-10μm，如4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。