[发明专利]一种整体催化剂及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种整体催化剂及其制备方法和应用，包括基体、载体和活性组分；所述基体选自蜂窝催化剂载体中的一种；所述载体选自金属氧化物中的至少一种；所述活性组分包括锰基复合金属氧化物和贵金属；所述载体和活性组分担载到所述基体上。所述催化剂可提高整体催化剂的机械稳定性。该法制备催化剂工艺简单，条件温和，机械稳定性好且具有高的催化脱除臭氧活性。

技术领域

本申请涉及一种整体催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂以及环境保护领域。

背景技术

臭氧是天然大气的重要微量组成，由三个氧原子构成，是氧气的同素异形体，具有强氧化性，因此被广泛应用于医疗卫生、化学氧化、污水治理等方面。臭氧在使用过程中往往会产生大量的残留，这些残留直接排放到大气中会造成环境污染。另外，在人们日常生活中使用的电器如空气净化器、复印机等在工作过程中也会产生臭氧，导致室内臭氧浓度过高。在一些特殊环境如飞机机舱中，由于飞机进入平流层中，在引入气体过程中不可避免的含有臭氧，因此，会导致机舱内臭氧浓度升高。高浓度臭氧会对人体产生急性伤害，刺激呼吸系统，造成神经中毒，破坏免疫系统等。我国2012年颁布的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中规定8h工作环境下，允许的最大浓度应低于160μg/m³。

目前臭氧消除的方法主要有：活性炭吸附法，溶液吸收法，热分解法和催化分解法等。活性炭吸附法由于活性炭存在吸附饱和，需要频繁再生，成本高；溶液吸收法存在污水处理的问题；热分解法需加热，增加能耗，而催化分解法由于能在常温下分解臭氧，经济、高效而备受关注，但是其催化剂的研究是难点。臭氧脱除主要用于尾气处理或者飞机环控系统中，多是高气速的环境，因此要求催化剂具有压降低和机械稳定性好的特点。现有的催化剂普遍存在催化稳定性差，易失活且易磨损的现象，本发明提出一种具有高催化稳定性和高机械稳定性的臭氧分解整体催化剂的制备方法。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种整体催化剂，该整体催化剂具有高的催化活性和机械稳定性。

本申请提供一种用于臭氧催化脱除的尖晶石类整体催化剂及其制备方法。其使用整体催化剂作为基体，担载高比表面积的金属氧化物作为载体，和活性组分尖晶石结构锰基复合金属氧化物和贵金属Pd的方法制备催化剂，通过调整涂层组成和涂覆量提高整体催化剂的活性和机械稳定性。所述催化剂的基体为堇青石整体蜂窝基体或FeCrAl金属蜂窝基体，载体为Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、CeO₂的一种或几种，活性组分为贵金属Pd等，以及尖晶石结构的复合锰基氧化物XMn₂O₄，X为Co或Cu。尖晶石结构的锰基复合金属氧化物相比于单纯的锰氧化物在催化臭氧分解的过程中具有更好的稳定性。

所述一种整体催化剂，其特征在于，包括基体、载体和活性组分；

所述基体选自蜂窝催化剂载体中的一种；

所述载体选自金属氧化物中的至少一种；

所述活性组分包括锰基复合金属氧化物和贵金属；

所述载体和活性组分担载到所述基体上。

可选地，所述催化剂活性组分为尖晶石结构的锰基复合金属氧化物和贵金属Pd，载体为Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、CeO₂的一种或几种；锰基复合金属氧化物为尖晶石AB₂O₄结构，A为Co或Cu，B为Mn；贵金属Pd占催化剂总重量的0.1wt％～2wt％；锰基复合金属氧化物占催化剂总重的5wt％～20wt％。

可选地，所述整体催化剂主活性组分为贵金属Pd和尖晶石结构的锰基复合金属氧化物AB₂O₄，A为Co或Cu，B为Mn。