[发明专利]空气产生氢氧根自由基的催化体系及其应用

说明书

一种空气产生氢氧根自由基的催化体系，其特征在于该催化体系以多孔陶瓷为载体，以过渡金属元素为催化中心，以镧元素为催化助剂。本发明还公开了催化体系在水果和蔬菜的残留农药清洗中应用。本发明涉及的催化体系以空气为原料，在室温下能将空气中的氧产生氢氧根自由基，是一种非常稳定的异项催化体系，制备较为简单，使用过程安全无污染。

技术领域

本发明涉及一种氢氧根自由基的产生的材料，本发明还涉及这种材料在清洗农药残留中的应用。

背景技术

农药的发明和使用，大幅提高了粮食、蔬菜、水果等人类生存必需品的产量。但是，由于使用的不当，导致不少收获的粮食、蔬菜、水果等含有较高量的农药残留。这些农药残留虽然有利于产品的保存，但是对人类的健康有害，包括急性的头痛、呕吐，和长期性的癌症、生殖障碍、内分泌失调等(参阅Food Control，2010,21,36-44)。2018年发表的市场抽查结果显示，中国国内的蔬菜农药残留率达到41.9％(参阅Journal of Food Protection,2018,81,377-385)。食用前的清洗成为大幅减少人体农药摄入量的关键，但是，已知的清洗技术，如放射线照射、臭氧处理、双氧水洗涤、等，需要严格控制使用环境和使用的量，只适合大规模的商业化应用，无法在单个的家庭里使用。而蔬菜和水果，是家庭生活的必备，市场上许多的清洗液其成分本身就对人体有害，找到有效的无二次污染的蔬菜水果清洗方法，极其重要。

氢氧根自由基(.0H)具有极强的氧化性，氧化还原电位2.80V，可以无选择性的氧化降解绝大多数环境污染物，包括各种农药残留，这些污染物被氧化的终端产物是无害的物质如水、氮气、无机盐和二氧化碳。已知产生氢氧根自由基的方法较多，大致可分以为化学催化、臭氧/双氧水光解、光催化、超声波臭氧降解、电催化、等离子体(Plasma)电晕(Corona)法、以及射线法等，这些方法都存在安全风险，无法在单个的家庭使用。

化学催化法采用的Fenton反应，铁离子催化双氧水分解产生氢氧根自由基，铁离子物质和双氧水的存储存在安全风险，并且产生铁淤泥二次污染；臭氧和双氧水在紫外光的作用下发生光解，产生氢氧根自由基。相关文献可以参考US8313619B2，还可以参考申请号为200380108146.8的中国发明专利申请公开《增强的氢氧自由基的生成》(公告号:CN1732136A)，再可以参考申请号为201611087121.X的中国发明专利申请公开《一种催化臭氧与气相双氧水/水生成羟基自由基的催化剂及其应用》(公告号:CN106582808A)。但是臭氧对人体有害，需要严格控制使用条件和环境，家庭里难以做到。

二氧化钛颗粒等作为催化剂光催化产生氢氧根自由基，需保证催化剂处于悬浮状态，二氧化钛导致二次污染，紫外光对人体有害；电催化产生氢氧根自由基的方法对水中的溶解氧以及其催化成分要求较高，水中有电对家庭是重大安全问题；等离子体电晕法产生的氢氧根自由基属于高压放电，极不安全，另外，等离子体电晕法因为同时产生氧化氮，氧化氮对人体伤害很大，相关文献可以参考申请号为201410612133.4的中国发明专利申请公开《一种超声雾化辅助电离放电生成氢氧自由基的方法》(公告号:CN104437300A)；射线法则存在成本较高、对人体危害较大的问题；利用有机膜产生氢氧根自由基(US20180162747A1)，属于电解技术，无法家用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种以空气为原料无需氢氧根自由基的前体的空气产生氢氧根自由基的催化体系。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种能在室温下转化空气中氧气的产生氢氧根自由基的催化体系。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种非常稳定的异相催化的空气产生氢氧根自由基的催化体系。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种空气产生氢氧根自由基的催化体系的应用。