[发明专利]一种负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种负载型臭氧催化剂，其特征在于，该臭氧催化剂由以下原料制得，催化剂载体、粘结剂及活性组份，催化剂载体与粘结剂的质量比为1:(0.01-0.2)，催化剂载体与活性组分的质量比为（70-99.8）: 1；所述活性组份由主催化剂和助催化剂组成，主催化剂与助催化剂的质量比为（1-5）:1；

所述的主催化剂为锰、铁、钴、钛、镍、镁、锌、铜、钒、锂、钡、钨、硅、钙中的任意一种或几种的金属元素的氧化物的组合；

所述的助催化剂为钪、铬、钼、铈、锡、锆、钌、铑、钯、镧、铈、铂中的任意一种或几种的金属元素的氧化物的组合。

2.根据权利要求1所述的一种负载型臭氧催化剂，其特征在于，所述的催化剂载体选用氧化硅、活性炭、硅酸铝、硅藻土、浮石、碳气凝胶、膨润土、生物炭、陶瓷球、树脂、海砂、蛭石、硅灰石、海泡石、硅胶、膨胀珍珠岩、石棉、堇青石、沸石中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的一种负载型臭氧催化剂，其特征在于，所述的粘结剂选用甲基纤维素、凹凸棒土、高岭土、活性白土、偏硅酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、磷酸钙、高锰酸钾、淀粉、聚乙二醇、硅溶胶、田菁胶、液体石蜡、聚四氟乙烯、氧化铝溶胶、拟薄水铝石、聚乙烯醇中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种负载型臭氧催化剂，其特征在于，所述的酸溶液选用盐酸、硝酸、柠檬酸、氢氟酸、硫酸、磷酸、氨基磺酸、铬酸、羟基乙酸、乙二胺四乙酸中的一种或几种；

所述的碱溶液选用氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种负载型臭氧催化剂，其特征在于，所述主催化剂选用硝酸锰、硝酸钴、硝酸镁中任意一种硝酸盐。

6.根据权利要求1所述的一种负载型臭氧催化剂，其特征在于，所述助催化剂选用硝酸镧、硝酸铈、硝酸铬中任意一种硝酸盐。

7.一种权利要求1-6任一项所述负载型臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，

（1）催化剂载体成型

取催化剂载体与粘结剂进行混合，混合充分后投入造粒机中制得粒径2-12mm的球状载体；

（2）催化剂载体预处理

选用浓度为5％-35％wt的酸溶液在温度为50-70℃的条件下对步骤（1）成型的球状载体进行酸洗，酸洗0.5-24h后冷却，冷却后用去离子水冲洗，然后，选用浓度为10％-40％wt的碱溶液在温度为50-70℃的条件下对酸洗后的球状载体进行碱洗，碱洗0.5-24h后冷却，冷却后用去离子水冲洗至中性，将球状载体放入真空烘箱中烘干，完成载体预处理；

（3）制备浸渍液

根据预处理后球状载体的空隙体积，计算需要的主催化剂和助催化剂的质量，将主催化剂和辅催化剂溶于等同空隙体积的去离子水中，搅拌使其充分溶解制得浸渍液，搅拌温度为40-70℃，搅拌时间为0.5-6h；

（4）制备催化剂中间体

将步骤（2）制得的球状载体置于容器中，再将步骤（3）制得的等体积浸渍液加入，密封后放入超声波发生装置中进行超声浸渍，浸渍温度为30-80℃，浸渍时间为0.5-16h，超声浸渍结束后倾去残液，在常温常压下进行陈化，陈化时间为1-36h，制得催化剂中间体；

（5）制备催化剂

将制得的催化剂中间体放入温度为75-150℃的真空烘箱中干燥2-12h，再置于温度为450-700℃马弗炉中焙烧2-12h，再用去离子水冲洗1-3次去除表面灰分，得到所述的负载型臭氧催化剂，根据上述方法制得的负载型臭氧催化剂具备如下参数:比表面积180-300m²/g，粒径1-12mm，孔径1-35nm，孔隙率15-80%。

8.根据权利要求7所述的一种负载型臭氧催化剂，其特征在于，所述马弗炉的升温速率选择2-15℃/min。