[发明专利]锰钾矿型锰氧化物微孔蜂窝铝芯催化剂模块、其制备方法及其催化分解过氧化氢的应用

权利要求书

1.一种锰钾矿型锰氧化物微孔蜂窝铝芯催化剂模块的制备方法，其特征在于，采用浆料浸渍-提拉法，其步骤如下：

b1. 锰钾矿型锰氧化物悬浮液制备：

在3600 mL蒸馏水中至少加入400 g锰钾矿型锰氧化物粉末催化剂，并在加入过程中，用硝酸调节pH，形成锰钾矿型锰氧化物悬浮液；

b2. 锰钾矿型锰氧化物悬浮液的分散处理：

将上述步骤b1中的锰钾矿型锰氧化物悬浮液放入球磨罐中，以不低于50 rpm球磨转速，不低于16 小时球磨时间对此锰钾矿型锰氧化物悬浮液进行球磨，从而得到均匀的锰钾矿型锰氧化物悬浮液；

b3. 锰钾矿型锰氧化物的混合液制备：

在上述步骤b2中完成球磨后，将均匀的锰钾矿型锰氧化物悬浮液转移到混合搅拌器中，在不低于600rpm的转速条件下进行搅拌，加入拟薄水铝石溶胶，充分搅拌不少于2小时，混合均匀，从而得到锰钾矿型锰氧化物的混合液；

b4. 锰钾矿型锰氧化物催化剂浆料制备：

在上述步骤b3中混合物混合均匀后，在不低于600rpm的转速条件下进行搅拌，加入粘结剂，充分搅拌不少于12小时，然后将其静置消泡过夜，从而得到锰钾矿型锰氧化物催化剂浆料；

b5. 锰钾矿型锰氧化物微孔蜂窝铝芯成型材料前体制备：

采用微孔蜂窝铝芯材料作为载体，利用浸渍提拉机和辅助夹具，通过浸渍-提拉方法，使在上述步骤b4中制备的锰钾矿型锰氧化物催化剂浆料附着在微孔蜂窝铝芯的直通微孔孔道表面；然后将附着催化剂浆料的微孔蜂窝铝芯转移至离心甩干机中，在不高于400 rpm的转速下进行离心甩干处理至多3分钟，然后转移到不锈钢网架上，再连同此不锈钢网架一并放进电热鼓风干燥箱，在不高于80℃下，进行干燥处理至少30分钟，去除水分；然后将经过初次浸渍提拉-离心甩干-干燥处理的初步结合锰钾矿型锰氧化物粉末催化剂的微孔蜂窝铝芯材料取出，再采用与初次浸渍提拉-离心甩干-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍提拉-离心甩干-干燥处理累计至少5次，从而得到经过多次浸渍提拉-离心甩干-干燥处理的锰钾矿型锰氧化物微孔蜂窝铝芯成型材料前体；

b6. 成型材料初产品制备：

在上述步骤b5中完成连续多次浸渍提拉-离心甩干-干燥处理后，采用热处理法，将内置载物不锈钢网架的电热鼓风干燥箱温度升高到不高于200℃，并在该温度下保温进行热处理不多于30分钟，使微孔蜂窝铝芯表面浆料水分完全去除，并利用该温度充分发挥拟薄水铝石凝胶和粘结剂的作用，将锰钾矿型锰氧化物粉末催化剂颗粒与微孔蜂窝铝芯表面紧密粘结在一起，得到锰钾矿型锰氧化物微孔蜂窝铝芯成型材料初产品；

b7. 催化剂模块产品制备：

在上述步骤b6中保温热处理结束后，将锰钾矿型锰氧化物微孔蜂窝铝芯自然冷却至室温，从而得到锰钾矿型锰氧化物微孔蜂窝铝芯催化剂模块产品；

在所述步骤b7中，所述锰钾矿型锰氧化物微孔蜂窝铝芯催化剂模块，以微孔蜂窝铝芯材料作为载体，以锰钾矿型锰氧化物作为催化剂活性质点颗粒材料，在微孔蜂窝铝芯的直通微孔孔道表面负载锰钾矿型锰氧化物，形成复合催化剂用于过氧化氢分解；

在所述步骤b5中，所述微孔蜂窝铝芯的直通微孔孔道的断面面积不大于23.4cm²，微孔蜂窝铝芯的直通微孔孔道的长度不大于40mm；微孔蜂窝铝芯的直通微孔孔道的直通微孔孔道壁的厚度不大于0.06mm；

在所述步骤b5中，所述微孔蜂窝铝芯具有平行微孔孔道结构，形成正六边形蜂窝状结构，六边形的边长不大于3mm；

在所述步骤b5中，所述微孔蜂窝铝芯材料的外形为长方体模块形状，其长不大于300mm，高度不大于35 mm；

在所述步骤b1中，所述锰钾矿型锰氧化物制备方法具有如下的过程和步骤：

a1. 称量1872.3 g醋酸锰溶解于至少6808.4 mL蒸馏水中，在室温下搅拌，使醋酸锰充分溶解，形成溶液A；所述醋酸锰为四水合醋酸锰；

a2. 量取851.0 mL冰醋酸稀释于至少6808.4 mL蒸馏水中，在室温下搅拌，使不同物质充分均匀混溶，形成缓冲溶液B；

a3. 称量1106.4 g高锰酸钾溶解于至少25531.4 mL蒸馏水中，在室温下搅拌，使高锰酸钾充分溶解，形成溶液C；

a4. 将上述步骤a2中配制的缓冲溶液B加入到上述步骤a1中配制的溶液A中，在室温下搅拌，使A、B两种溶液充分混合；在搅拌同时缓慢添加上述步骤a3中配制的溶液C，使混合液形成凝胶，将所得凝胶在搅拌下回流不少于24小时，然后过滤洗涤所得固体；再将固体与水的混合物以不低于4000 rpm的转速离心分离处理至少5分钟，以实现固液分离，将得到的固体物转入蒸馏水中继续洗涤，然后继续按照本步骤上述条件进行离心分离处理，经过离心分离-洗涤循环处理至洗涤液的pH达到6~ 7为止，然后收集固体物；所述离心分离-洗涤循环处理次数至少3次；

a5. 将上述步骤a4中离心分离-洗涤所得固体物置于电热鼓风干燥箱中，在不低于80℃下干燥至少10小时，得到固体粉末；然后将干燥后的固体粉末放入马弗炉中，以不高于2℃/min的升温速率将炉温升至不高于450℃，并保温至少4小时，对固体粉末进行煅烧，然后待马弗炉冷却至室温时，得到粉末催化剂锰钾矿型锰氧化物。