[发明专利]一种常温降解VOCs的负载过渡金属氧化物的ACF催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种常温降解VOCs的负载过渡金属氧化物的ACF催化剂的制备方法，包括ACF在体积浓度为5‑30％硝酸溶液中进行预处理，预处理后浸渍负载过渡金属元素Mn、Fe、Cu、Ni、Co、Zn和Cr等中的任意一种，再经超声处理0.5‑4h使其分散均匀，最后在程序升温马弗炉中煅烧制备负载过渡金属氧化物的ACF催化剂。本发明制备的负载过渡金属氧化物的ACF催化剂在臭氧气氛下能实现常温对VOCs高效催化降解，且不产生臭氧污染。本发明制备的催化剂具有比表面积大、微孔丰富、成本低廉、催化降解效率高等优点，具有工业应用前景。

技术领域

本发明涉及环境治理领域，特别涉及常温降解VOCs的负载过渡金属氧化物的ACF催化剂的制备方法。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是重要的大气污染物，根据世界卫生组织定义，沸点50～260℃、室温下饱和蒸气压超过133Pa的有机化合物为挥发性有机化合物。VOCs来源非常广泛，如石油化工、涂料、皮革、电子、印刷、烤漆、制药、印刷等行业生产过程中均有大量VOCs产生，且大多具有刺激性气味，长期处在VOCs环境中对人体危害极大。

目前VOCs治理的主流处理技术是催化燃烧法和光催化法。催化燃烧法利用催化剂的催化氧化作用，能明显降低反应温度，节约了能源资源，但仍然需要300℃以上的高温。光催化法是近些年新兴的VOCs处理技术，在紫外光照射下能实现常温条件下对VOCs的降解，极大地节约了成本，但是依然存在着光催化剂易失活，对一些难降解有机物去除效率不高等缺点。针对目前VOCs治理技术的种种不足，亟需一种温和高效降解VOCs的处理工艺的出现。

专利CN101298024A公开了一种常温下同时净化空气中挥发性有机污染物和臭氧的方法，依靠臭氧在室温下催化分解生成的高活性氧原子氧化空气中VOCs，最后生成二氧化碳和水。其催化剂以三维多孔金属为载体，以过渡金属氧化物为活性组分，能实现常温条件下对甲苯的降解，但缺少对其它VOCs降解效果评价，催化剂的稳定性也不高。专利CN104888793A公开了一种催化臭氧氧化挥发性有机物的催化剂的制备方法，该催化剂以泡沫镍载体，以MnO_x-SnO_x-CeO_x-SbO_x复合氧化物为活性组分，对200mg/m³的甲苯能达到100％的降解。但泡沫镍阻力太大，不利于工业化应用。常温降解VOCs的关键在于催化剂的恰当制备，不仅要选择合适的载体，更要选择恰当的活性成分。

活性碳纤维(Activated Carbon Fiber，简称ACF)是继粉状活性碳和颗粒活性碳之后的第三代活性碳产品，是一类多孔性纤维状吸附材料。它具有大比表面积、多孔结构和强表面反应活性。特殊的纤维状物理形态使其有较大的接触面积，丰富的孔道为气体的穿透提供了理想的路径，是制备催化剂的理想载体。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种采用ACF浸渍负载过渡金属活性组分制备过渡金属氧化物ACF催化剂，该催化剂能实现在臭氧气氛下常温高效降解VOCs且不产生臭氧污染，具有工业应用前景。

一种常温降解VOCs的负载过渡金属氧化物的ACF催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、ACF的预处理：

将ACF浸没在体积浓度为5-30％的HNO₃溶液中，并将溶液置于40-100℃水浴锅中反应2-10h，然后取出ACF，并用蒸馏水洗涤至中性，自然晾干，所述ACF的比表面积为1000-3000m²/g，外表面积为0.2-2.0m²/g；

步骤二、浸渍负载过渡金属：