CN101757933A - 臭氧分解催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种臭氧分解催化剂，包括：作为催化剂载体和催化剂助活性组分的金属泡沫镍；作为主活性组分通过浸渍方式覆在所述泡沫镍表面的锰或铁氧化物。可见，本发明制备材料成本低。本发明提供了一种臭氧分解催化剂的制备方法，包括步骤：A、配制硝酸锰或硝酸锰铁构成的活性组分溶液；B、将作为载体的泡沫镍浸渍所述活性组分溶液；C、将浸渍后的载体烘干，并在一定温度下烘烧。可见，制备工艺简便。
Description
技术领域
本发明涉及臭氧分解催化剂技术领域，尤其指臭氧分解催化剂及其制备方法。
背景技术
臭氧是强氧化剂，也是广谱杀菌消毒剂，被广泛应用于水处理、医疗卫生、食品保鲜等行业领域。臭氧较长的半衰期导致其利用率较低，在实际使用过程当中，容易形成高浓度残留臭氧，如果直接排入大气，会造成环境污染。另外在人们的生活空间内，也会产生一定量的臭氧，比如复印机工作时、高压放电时等。工作区的臭氧浓度超过0.06mg/m3的臭氧会危害人们的身体健康。为此，对于排放的臭氧，需要进行无害转化处理。
现有的臭氧分解催化剂，多数以蜂窝陶瓷或者活性炭为基材，其中以活性炭为载体的臭氧分解催化剂，催化剂本身有效使用率低，对催化剂表面通过的臭氧气体分解效率低。
同时设备结构复杂，在应用上不够简便快捷。而其他载体的催化剂制备工艺相对复杂，尤其是使用贵金属，其生产成本高，不利于行业推广。还有一部分催化剂，对使用环境有一定的要求，这在实际应用当中，会增加一定幅度的成本，甚至造成使用困难，很难得到广泛推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种臭氧分解催化剂，以使制备材料成本低，还提供了所述臭氧分解催化剂的制备方法，以使制备工艺简便。
本发明提供的臭氧分解催化剂，包括：
作为催化剂载体和催化剂助活性组分的金属泡沫镍；
作为主活性组分通过浸渍方式覆在所述泡沫镍表面的锰或铁氧化物。
其中，所述金属镍泡沫占总质量百分比为90％以上。
其中，所述泡沫镍为包含70、80、100、120目孔的泡沫镍。
本发明提供的一种臭氧分解催化剂的制备方法，包括步骤：
A、配制硝酸锰或硝酸锰铁构成的活性组分溶液；
B、将作为载体的泡沫镍浸渍所述活性组分溶液；
C、将浸渍后的载体烘干，并在一定温度下烘烧。
其中，步骤A、B之间还包括：将泡沫镍进行清洁并烘干。
其中，所述清洁包括：分别用0.1摩尔浓度的氢氧化钾、0.1摩尔浓度的盐酸清洗和蒸馏水冲洗。
其中，步骤A所述溶液为：质量分数为5％～10％的硝酸铁溶液，或质量分数为10％～20％的硝酸锰溶液。
其中，步骤B所述浸渍为浸渍10～30分钟。
其中，步骤C所述一定温度烘烧为于300℃条件下烘烧1～2小时。
由上可以看出，本发明提供的催化剂材料成本低、且制备工艺简便。
本发明主活性组分为锰或铁氧化物，泡沫镍载体同时作为一种催化剂助活性组分存在，所制备的催化剂分解速率高且性能稳定，且由于对于室温环境下的使用无特殊条件限制，具体来说，其在催化剂垂直透过风速＜1.5m/s的情况下，催化剂分解效率达95％以上；臭氧浓度20～50ppm条件下连续使用500小时，分解效率未见明显降低。
并且，由于对于室温环境下的使用无特殊条件限制，其使用非常方便。
附图说明
图1为臭氧分解催化剂示意图；
图2为臭氧分解催化剂制备流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种如图1示出的臭氧分解催化剂，臭氧分解催化剂以整体的不规则孔隙的金属泡沫镍为载体，同时泡沫镍载体作为一种催化剂助活性组分存在，泡沫镍载体进行浸渍的方式附上锰氧化物或铁氧化物的主活性组分。该催化剂材料成本低、同时使用方便、分解速率高且性能稳定。
相应的提供了上述臭氧分解催化剂的制备方法，下面参见图2示出的臭氧分解催化剂制备流程图，对该制备方法进行详细说明，包括以下步骤：
步骤210、配制活性组分溶液：
以硝酸铁--Fe(NO3)3作为活性组分，配置质量分数为5％～10％的Fe(NO3)3溶液；或者以硝酸锰--Mn(NO3)2作为活性组分，配置质量分数为10％～20％的Mn(NO3)2溶液。
步骤220、将作为载体的泡沫镍清洁、烘干处理：
将包含不规则孔隙的泡沫镍，例如采用包含70目、80目、100目或120目(所述目数采用美制标准，所选目数兼顾大的催化剂搭载量和小的风阻两个因素)的泡沫镍，分别用0.1M KOH和0.1M HCl清洗(M为摩尔浓度，即mol/L)，蒸馏水冲洗，120℃烘干。这里的目数即是每平方英寸上的孔数目，上述70、80、100、120目分别约为210、180、150、125微米孔径。其中泡沫镍载体取量要使制成的最终成品中占总质量的90％以上。
步骤230、清洗烘干后的载体浸渍于活性组分溶液中、烘干处理：
将清洁处理后的泡沫镍浸入上述活性组分溶液的其中一种，浸渍10～30分钟，取出后置于烘箱中于80℃～100℃烘干。
步骤240、烘烧、冷却处理：
将上述浸渍烘干处理后的催化剂载体，于300℃条件下烘烧1～2小时，炉中自然冷却，制得催化剂成品。
由上可见，本催化剂材料成本低、制备工艺简便。并且，经实验测试，上述步骤所制备的催化剂成品，在催化剂垂直透过风速＜1.5m/s的情况下，催化剂分解效率达95％以上；臭氧浓度20～50ppm条件下连续使用500小时，分解效率仍在90％以上。可见，其分解速率高且性能稳定，且由于对于室温环境下的使用无特殊条件限制，使用非常方便。
下面再以具体实施例说明本发明臭氧分解催化剂的制备方法：
实施例1：
配制质量分数为5％的Fe(NO3)3活性组分溶液。将清洁烘干处理后的泡沫镍浸入活性组分溶液，浸渍10～30分钟，取出后烘箱80℃～100℃烘干。将烘干的催化剂载体于300℃条件下烘烧2小时，炉中自然冷却。重复浸渍及烘干、烘烧操作1～2次，调节催化剂活性组分搭载量。制得的臭氧分解催化剂中铁氧化物质量百分比约1～2％。
实施例2：
配制质量分数为10％的Fe(NO3)3溶液。将清洁处理后的泡沫镍浸入活性组分溶液，浸渍10～30分钟，取出后烘箱80℃～100℃烘干。将烘干的催化剂载体于300℃条件下烘烧2小时，炉中自然冷却。重复浸渍及烘干、烘烧操作1～2次，调节催化剂活性组分搭载量。制得的臭氧分解催化剂中铁氧化物质量百分比约2～5％。
实施例3：
配制质量分数为10％的Mn(NO3)2溶液。将清洁处理后的泡沫镍浸入活性组分溶液，浸渍10～30分钟，取出后烘箱80℃～100℃烘干。将烘干的催化剂载体于300℃条件下烘烧2小时，炉中自然冷却。重复浸渍及烘干、烘烧操作1～2次，调节催化剂活性组分搭载量。制得的臭氧分解催化剂中锰氧化物质量百分比约2～4％。
实施例4：
配制质量分数为20％的Mn(NO3)2溶液。将清洁处理后的泡沫镍浸入活性组分溶液，浸渍10～30分钟，取出后烘箱80℃～100℃烘干。将烘干的催化剂载体于300℃条件下烘烧2小时，炉中自然冷却。重复浸渍及烘干、烘烧操作1～2次，调节催化剂活性组分搭载量。制得的臭氧分解催化剂中锰氧化物质量百分比约3～8％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种臭氧分解催化剂，其特征在于，包括：
作为催化剂载体和催化剂助活性组分的金属泡沫镍；
作为主活性组分通过浸渍方式覆在所述泡沫镍表面的锰或铁氧化物。
2.如权利要求1所述的臭氧分解催化剂，其特征在于，所述金属镍泡沫占总质量百分比为90％以上。
3.如权利要求1所述的臭氧分解催化剂，其特征在于，所述泡沫镍为包含70、80、100、120目孔的泡沫镍。
4.一种臭氧分解催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、配制硝酸锰或硝酸锰铁构成的活性组分溶液；
B、将作为载体的泡沫镍浸渍所述活性组分溶液；
C、将浸渍后的载体烘干，并在一定温度下烘烧。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤A、B之间还包括：将泡沫镍进行清洁并烘干。
6.如权利要求5所述的制备方法，所述清洁包括：分别用0.1摩尔浓度的氢氧化钾、0.1摩尔浓度的盐酸清洗和蒸馏水冲洗。
7.如权利要求4所述的制备方法，步骤A所述溶液为：
质量分数为5％～10％的硝酸铁溶液，或质量分数为10％～20％的硝酸锰溶液。
8.如权利要求4所述的制备方法，步骤B所述浸渍为浸渍10～30分钟。
9.如权利要求4所述的制备方法，步骤C所述一定温度烘烧为于300℃条件下烘烧1～2小时。
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