[发明专利]一种催化净化复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种催化净化复合材料，其特征在于：以活性炭负载的锰砂颗粒为材料基本骨架，混合金属氧化物为活性组分负载在骨架最外层；其中基本骨架上活性炭的负载量为使该骨架比表面积达到3000～4000m²/g；混合金属氧化物中铁和铜金属氧化物为主活性组分，SnO₂和Sb₂O₃为助活性组分；锰砂骨架上混合金属氧化物负载总量占骨架质量的10％～30％；催化材料粒径为0.225～0.550mm。

2.根据权利要求1所述的催化净化复合材料，其特征在于所述的活性炭为木质粉末活性炭或果壳粉末活性炭；其表观密度为0.45～0.55g/mL，粒径在0.075～0.105mm；所述的锰砂颗粒的粒径为0.150～0.300mm。

3.根据权利要求1所述的催化净化复合材料，其特征在于所述的主活性组分Fe₃O₄和CuO的负载质量比为(1～3)：1；助活性组分SnO₂和Sb₂O₃的负载质量比为(1～3)：1；助活性组分的负载质量占总活性组分负载量的1％～10％。

4.一种制备如权利要求1所述的催化净化复合材料的方法，其具体步骤为：

(1)将锰砂颗粒在酸溶液中间歇搅拌煮沸，待冷却后过滤，用蒸馏水冲洗至中性，将其干燥后冷却待用；

(2)将冷却的粉末活性炭分散于酸溶液中置于水浴中搅拌活化后，过滤后冲洗，干燥箱中烘干；

(3)配制摩尔浓度为0.1～0.5mol/L的碱溶液，将(2)中活化后的粉末活性炭按固液质量体积比g/L为(10～50):1投入该碱溶液中，制成活性炭胶体溶液；

(4)将预处理后的锰砂颗粒浸渍在上述活性炭胶体溶液中，锰砂-活性炭胶体溶液浸渍的固-液质量体积比g/L为(10～50)：1，陈化2～3小时，过滤，再在保护气氛围下进行500℃～800℃高温焙烧，焙烧处理2～4小时，得到粉末活性炭负载的锰砂颗粒，使锰砂-活性炭骨架比表面积达到3000～4000m²/g；

(5)用蒸馏水分别配制相同质量浓度为1～10g/L的Fe₃O₄、CuO、SnO₂和Sb₂O₃溶液，取体积比为(1～3)：1的Fe₃O₄、CuO溶液混合，此为混合金属氧化物溶液A；取体积比为(1～3)：1的SnO₂、Sb₂O₃溶液混合，此为混合金属氧化物溶液B；将溶液A与溶液B按体积比为100：(1～10)混合均匀，制成混合溶液C；

(6)将(4)中负载活性炭后的锰砂骨架再次浸渍于上述混合溶液C中12～24小时，其中浸渍时固液质量体积比g/L为(20～50)：1，经过滤后，在保护气氛围下进行二次高温焙烧处理，500℃～800℃下焙烧2～4小时；

(7)重复步骤(6)，使Fe₃O₄、CuO、SnO₂和Sb₂O₃的总负载量达到负载前锰砂-活性炭骨架质量的10％～30％时停止浸渍焙烧；制得粒径为0.225～0.550mm的催化净化复合材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤(1)中酸溶液为质量浓度为10％～20％的硝酸溶液；锰砂颗粒与酸溶液的固液体积比g/L为(10～50)：1；煮沸时间为2～4小时；于鼓风干燥箱中的干燥温度为200℃～400℃，干燥时间为2～4小时。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤(2)中酸溶液为质量浓度为1％～10％的醋酸溶液；粉末活性炭与醋酸溶液的质量体积比g/L为(10～20):1；水浴活化温度为80～100℃，活化时间为3～5小时，搅拌转速为200～400r/min；于电热鼓风干燥箱中干燥温度为200℃～400℃，干燥时间为2～4小时。