[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

说明书

本发明提供一种锰钾矿型锰氧化物(OMS‑2)微孔蜂窝铝芯成型催化剂模块、其制备方法及其催化分解过氧化氢的应用。该方法采用浆料浸渍提拉‑热处理法将OMS‑2粉末催化剂负载固定在微孔蜂窝铝芯上，制成有型、易循环的催化剂模块，以避免粉末催化剂直接使用的弊端，此外，本发明首次采用OMS‑2粉末在常温常压下催化分解水相和气相中过氧化氢，将水中过氧化氢浓度降低到1ppm以下，对气相中过氧化氢催化分解也取得很好效果。相比于现有技术制备的锰氧化物催化剂，OMS‑2有更强的过氧化氢催化分解能力，但制备条件温和，制备工艺简便，制备设备简单，因而具有很高实际应用价值。本发明成型催化剂模块可广泛应用于过氧化氢分解和空气净化等领域。

技术领域

本发明涉及一种锰钾矿型锰氧化物(OMS-2)微孔蜂窝铝芯催化剂模块的制备及其催化分解水相和气相中过氧化氢的应用，属于成型催化剂制备技术领域。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)具有强氧化性和高水溶性，在不同的情况下可有氧化作用或还原作用。一般分为医用、军用和工业用三种。医用双氧水(3％左右或更低)是很好的消毒剂。工业用(35％左右)用于漂白、作强氧化剂、脱氯剂、燃料等。军用级99％，主要推广应用于航天航空发动机及载人飞船上，还可以应用于军事卫星、运载火箭和反弹道导弹。日常生活生产中，最常以过氧化氢作为消毒剂，但是用过氧化氢灭菌消毒之后常会残留少量或微量的过氧化氢，这些残留过氧化氢必须去除，以防止对人体健康和环境质量产生不利影响。

去除残留过氧化氢的最佳方法就是使其分解。锰元素是一种具有良好氧化还原性的金属元素，已有的研究发现一些锰氧化物对于过氧化氢分解具有催化活性，在催化领域得到了广泛关注。目前实际应用中涉及过氧化氢分解催化剂锰氧化物晶型种类较多，由于对锰氧化物晶型等材料属性识别不严格，实际采用的锰氧化物的产品特性差异很大，导致其催化分解过氧化氢效果不一致。此外，锰钾矿型锰氧化物(OMS-2)用于过氧化氢催化分解还未见报道。

将锰氧化物粉末催化剂用于日常环境处理时，由于粉末催化剂接触面积大、传质效果好，因此，催化反应效率高、速度快，但粉末材料存在回收困难、容易流失、反应过程中易团聚和重复利用率低等缺点，这极大地限制了粉末催化剂的实际应用。为了解决这一难题，可以将粉末材料，乃至纳米材料固定化在载体上。

传统的用于粉末催化剂固定化的主要载体有硅胶、分子筛、活性炭、玻璃纤维、不锈钢、玻璃片、金属钛片和陶瓷等。硅胶、分子筛和活性炭为颗粒状载体，所制备固定化催化剂仍需必要的分离设备与工艺，玻璃纤维为软体材料，在狭小空间存在固定难题，玻璃、不锈钢类的载体，因表面过于光滑，催化剂容易脱落，金属钛片成本高，陶瓷制备原料用量大，需要高温烧结，且陶瓷一般比重较大，所以都难以用作为载体来制备负载型催化剂，难于满足实际应用需要。

微孔蜂窝铝芯由铝箔粘合、叠压，然后拉伸展开成规则的正六边形蜂窝状而制得，所用的铝合金材料，一般含98％铝，1％镁，少量铁和硅，比重轻，强度高。现有的蜂窝铝芯主要应用于结构材料，起到隔音、保温、隔热、防火、防水、防震功能，现有的采用微孔蜂窝铝芯作为催化剂载体负载催化剂颗粒的牢度差，存在严重的掉粉问题，并且由于铝芯表面光滑，将催化剂颗粒进行负载的难度大，工艺复杂，严重影响催化剂的使用寿命，降低了催化剂的服役能力，显著增加成本，也不能满足催化分解过氧化氢的需要。

发明内容