[发明专利]一种用于分解臭氧的柔性锰基催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于分解臭氧的柔性锰基催化剂的制备方法，采用阳极氧化技术制备的氧化铝作为载体，采用非贵金属作为负载物；其中，所述非贵金属为锰或含锰复合物，制备方法包括：将经过阳极氧化的铝基材焙烧后进行水合反应，二次焙烧得到具有纳米孔道结构的薄膜状氧化铝作为载体；氧化铝载体经金属氧化物改性和负载锰氧化物后得到所述柔性锰基催化剂。本发明制备的催化剂对臭氧有很好的分解能力，在高风量、高湿度的条件下，该催化剂仍保持良好的催化效果和耐久性，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用于分解臭氧的柔性锰基催化剂的制备方法。

背景技术

空气中的臭氧含量是影响人体健康的重要因素之一，近地面的臭氧污染会对自然界和人类自身造成不良影响。过高浓度的臭氧不仅伤害生态系统，导致绿色植物生命力降低或粮食减产，长期处于这样的环境，还将引发包括咳嗽、呼吸困难、胸闷、心血管疾病等在内的呼吸系统和心肺系统方面的疾病。室外的臭氧污染主要来自人类活动排放和自然界的物质转化。在人们每天更久处于的室内环境，臭氧通常来源于外部空气渗入和静电除尘器、打印机等设备。

在除尘方法中，静电除尘由于系统风阻小，近年来在建筑物新风系统中的应用得到了迅速发展。而静电除尘的工作效率与电场强度相关，所捕集的颗粒越细，要求电压越高，尤其是设备装置老化等情况下，臭氧含量变得不可控制。同时，在工作区域，打印机的运作会产生臭氧。这些因素均使臭氧逐渐在室内累积。

世界卫生组织规定，连续工作8小时环境中臭氧的浓度不能超过0.1ppm。我国室内空气标准(GB/T18883-2002)要求室内臭氧浓度1小时均值不能超过160ug/m³(～82ppb)。当前办公场所、大型娱乐场所等均存在臭氧污染问题，开发高效稳定的臭氧消除方法具有良好的市场前景。

目前臭氧消除的方法主要有：热处理法、活性炭吸附法、电磁波辐射分解法、药液吸收法，但这些去除手段通常存在着能耗高、效率低、不环保等问题。催化臭氧分解技术能够利用催化材料表面的活性位点在常温下将臭氧快速的转化为氧气，是目前最有应用前景的臭氧去除技术。现有的臭氧分解催化剂种类较多，但多数催化剂为颗粒或粉末状，不利于催化剂在空气净化器或消毒机中的使用与调换。同时，催化剂的制备方法中普遍存在不利于工业化的因素。

现有技术中CN111408378A公开了一种镍铁水滑石结构的层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法，并应用于臭氧分解。制备方法包括：配制含镍前驱体和铁前驱体的水溶液、含碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐的水溶液，所述前驱体的Ni元素和Fe元素的摩尔比为(2.5-3.5):1，缓慢混合后加热搅拌。此方案制备方法中，混合溶液的pH值需严格控制于10-10.5范围内，带来一定的制备难度。

CN112138653A公开了一种银-纳米氧化铝催化剂的制备方法，并应用于臭氧分解。制备方法包括：向纳米氧化铝的分散液中加入硝酸银溶液并搅拌，之后依次进行旋蒸处理、第一热处理、第二热处理和第三热处理。此方案所述的催化剂中，银的含量≥4％，为达到80％以上的臭氧转化率则需银的含量≥8％，贵金属的存在带来较高的制备成本。

CN103381363A公开了一种具有2×2隧道结构的锰沸石的催化剂的制备方法，并用于清除臭氧与有害有机物。制备方法包括：将高吸附性的催化剂载体悬于合成反应器，在该反应器中配制前驱体溶液，并不断搅拌，回流加热前驱体溶液，冷却至室温后，取出催化剂载体，洗涤并烘干，放入马弗炉中焙烧。此方案所述制备方法中，前驱体溶液的配置涉及浓硝酸，具有一定的危险性。

发明内容

为了解决分解臭氧催化剂工业化制备的难度与成本问题，同时为了降低催化剂应用于空气净化器或消毒机中的难度，本发明提供了一种用于分解臭氧的柔性锰基催化剂的制备方法。本发明利用一体化载体的优势，成功制得常温常压下分解臭氧的催化剂，为分解臭氧催化剂的工业化制备及其在高效空气净化器或消毒机中的广泛应用提供了一定参考。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：