CN114797839A - 一种臭氧分解催化剂及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种臭氧分解催化剂及其制作方法，属于废气处理催化剂技术领域，包括：催化剂载体、粘结剂和无定形催化剂；其中，无定形催化剂通过粘结剂附着在催化剂载体表面，无定型催化剂为氧化锰和分散剂的混合物。也就是说，该臭氧催化剂制备方法简单且易于实现，使用该臭氧分解催化剂对臭氧进行处理，能够有效降低制备成本，可高效稳定的分解空气中的臭氧污染物。

Description

一种臭氧分解催化剂及其制作方法

技术领域

本发明属于废气处理催化剂技术领域，涉及但不限于一种臭氧分解催化剂及其制作方法。

背景技术

臭氧是一种强氧化剂，常被用作漂白剂、皮毛脱臭剂、空气净化剂，消毒杀菌剂，饮用水的消毒脱臭。在化工生产中可用臭氧代替许多催化氧化或高温氧化，简化生产工艺并提高生产率，液态臭氧还可用作火箭燃料的氧化剂。然而，在实际的生活中，一定浓度的臭氧会危害人们的身体健康，引发呼吸道与心肺相关的疾病。因此，如何对臭氧进行高效率处理越来越受到人们的关注。

现有技术中对臭氧的处理方法中，应用最广泛的臭氧处理方法为常温催化分解法，基于贵金属材料，过渡金属氧化物及两者的复合材料制作的催化剂对臭氧进行分解。

然而，现有技术中臭氧处理方法存在催化剂的制备不易实现，且对催化环境要求较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中臭氧处理方法存在的不足，提供一种臭氧分解催化剂及其制作方法，以解决现有臭氧分解方法中存在催化剂的制备不易实现，且对催化环境要求较高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种臭氧分解催化剂，包括：催化剂载体、粘结剂和无定形催化剂；其中，所述无定形催化剂通过所述粘结剂附着在所述催化剂载体表面，所述无定型催化剂为氧化锰和分散剂的混合物。

可选的，所述无定型催化剂还可以为氧化镍和分散剂的混合物，或氧化钴和分散剂的混合物。

可选的，所述催化剂载体为具有活性炭的金属网栅。

可选的，所述粘结剂为水性金属硅丙树脂。

第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的臭氧分解催化剂的制作方法，所述方法包括如下步骤：

将金属网栅放置在第一温度的碱性溶液中浸渍第一预设时间；

将浸渍了碱性溶液的金属网栅酸洗第二预设时间；

将酸洗后的金属网上砂化，并喷涂粘结剂；

在所述粘结剂喷洒无定形催化剂后，进行烘干处理得到臭氧分解催化剂。

可选的，所述碱性溶液为第一预设浓度。

可选的，所述酸洗为使用质量分数为20％的硝酸洗涤金属栅网第二预设时间。

可选的，所述将酸洗后的金属网上砂化，之后还包括；

使用第二预设浓度的碱性溶液浸渍预设时间；其中，所述第一预设浓度小于所述第二预设浓度；

在第二温度下将浸渍了所述第二预设浓度的碱性溶液的金属网栅进行烘干处理。

本发明的有益效果是：本发明中的一种臭氧分解催化剂及其制作方法，包括：催化剂载体、粘结剂和无定形催化剂；其中，所述无定形催化剂通过所述粘结剂附着在所述催化剂载体表面，所述无定型催化剂为氧化锰和分散剂的混合物。也就是说，该臭氧催化剂制备方法简单且易于实现，使用该臭氧分解催化剂对臭氧进行处理，能够有效降低制备成本，可高效稳定的分解空气中的臭氧污染物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明另一实施例提供的臭氧分解催化剂的制作方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

首先对本发明所涉及的名词进行解释：

水性金属硅丙树脂：一种钢铁、不锈钢、铜铝等金属的专用型高性能树脂；水性金属硅丙树脂为钢铁、不锈钢、铜铝等金属的专用型高性能树脂；适用于金属制品的防护与装饰，防锈、防手印；广泛应用于金属烤漆、金属家具、镇流器、白板、印铁、汽车和卷材等金属材质上。

图1为本发明另一实施例提供的臭氧分解催化剂的制作方法流程示意图。以下将结合图1，对本发明实施例所提供的臭氧分解催化剂及其制作方法进行详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

臭氧催化剂主要有三种作用：第一吸附富集：高比表面积、吸附量高的催化剂，当废水与催化剂接触时，水中的有机物首先被富集在催化剂表面，当臭氧氧化时，作用于表面有机物的几率更高，臭氧氧化效率提高。

第二催化活化：催化剂具有高效催化活性，能有效催化活化臭氧分子，臭氧分子在催化剂的作用下易于分解产生如羟基自由基之类有高氧化性的自由基，从而提高臭氧的氧化效率。

第三吸附和活化协同作用：催化剂既能高效吸附水中有机污染物，同时又能催化活化臭氧分子，高效产生大量氧化活性的自由基，在这类催化剂表面，有机污染物的吸附和氧化剂的活化协同作用，可以取得更好的催化臭氧氧化效果。

需要说明的是，多相臭氧催化剂主要利用多种高效金属氧化物及金属单质为活性催化材料，采用最新立体构架技术，在高温条件下提高微孔数量和分布均匀度，获得更高的比表面积。最大限度提高臭氧氧化效率，同样氧化条件下，臭氧氧化效率提高30―60％，同样去除率情况下，节约臭氧投加30％以上。

本发明的实施例提供的臭氧分解催化剂可以包括：催化剂载体、粘结剂和无定形催化剂。

其中，所述无定形催化剂通过所述粘结剂附着在所述催化剂载体表面，所述无定型催化剂为氧化锰和分散剂的混合物。

本发明实施例中，催化剂载体为具有活性炭的金属网栅；无定型催化剂还可以为氧化镍和分散剂的混合物，或氧化钴和分散剂的混合物；粘结剂为水性金属硅丙树脂。

本发明提供的一种臭氧分解催化剂，包括：催化剂载体、粘结剂和无定形催化剂；其中，所述无定形催化剂通过所述粘结剂附着在所述催化剂载体表面，所述无定型催化剂为氧化锰和分散剂的混合物。也就是说，该臭氧催化剂制备方法简单且易于实现，使用该臭氧分解催化剂对臭氧进行处理，能够有效降低制备成本，可高效稳定的分解空气中的臭氧污染物。

在一种可行的实施例中，本发明还提供了一种如前述实施例所述的臭氧分解催化剂的制作方法，如图1所示为臭氧分解催化剂的制作方法流程示意图，下面结合图1，对该方法包括的步骤进行具体介绍。

步骤S101、将金属网栅放置在第一温度的碱性溶液中浸渍第一预设时间。

具体的，金属网栅可以是一种具有金属网孔的活性炭网；第一温度指的是碱性溶液的温度；碱性溶液为第一预设浓度；可选的，碱性溶液可以为氢氧化钠溶液；第一时间指的是金属网栅在碱性溶液中浸渍的时间。

示例行的，将金属网栅放置在浓度为80g/L，温度为30℃的NaOH溶液里浸泡1min。

步骤S102、将浸渍了碱性溶液的金属网栅酸洗第二预设时间。

本发明实施例中，酸洗为使用质量分数为20％的硝酸洗涤金属栅网第二预设时间。示例性的，将碱洗后的金属网栅使用质量分数为20％的HNO₃溶液室温清理金属栅网载体表面的其他杂质，浸泡时间为5-10s。

步骤S103、将酸洗后的金属网上砂化，并喷涂粘结剂。

本发明实施例中，砂化指的是将浸泡了酸洗后的栅网放进1.0mol/L的FeCl3溶液里，在温度为30℃下处理6-8min，处理时不断摇均溶液，使得栅网表面砂化的过程。在砂化的金属网栅表面喷涂粘结剂。

在实际处理过程中，将酸洗后的金属网上砂化，之后还包括；使用第二预设浓度的碱性溶液浸渍预设时间；其中，所述第一预设浓度小于所述第二预设浓度；在第二温度下将浸渍了所述第二预设浓度的碱性溶液的金属网栅进行烘干处理，因此，步骤S103的实现过程可以包括：

步骤S1031、使用第二预设浓度的碱性溶液浸渍预设时间。

具体的，第二预设浓度的碱性溶液二次处理金属网栅，例如，用240g/L的NaOH溶液浸泡20s，使砂化更充分，并去除表面杂质，最后用蒸馏水洗净。

步骤S1032、在第二温度下将浸渍了所述第二预设浓度的碱性溶液的金属网栅进行烘干处理。

具体的，烘干处理指的是将浸渍溶液后的金属栅网在高温环境下是表面溶液凝固。可选的，在60℃下烘干，可得到表面更为粗糙的栅网，进一步利于TiO₂在栅网上的固载。

步骤S104、在所述粘结剂喷洒无定形催化剂后，进行烘干处理得到臭氧分解催化剂。

在实际处理过程中，在处理后的金属网栅载体表面先均匀喷涂一层粘结剂，即在粘结剂上涂覆一层TiO₂溶液，进而在TiO₂溶液上喷洒无定形催化剂后，进行烘干处理得到臭氧分解催化剂。

需要说明的是，基于粘结剂将无定型催化剂中使用的粘粘法同时具有粘结剂法和直接涂覆法的优点，即纳米TiO₂颗粒直接与污染物接触，同时在粘接剂的作用下固载牢固，催化剂不易流失。

本发明提供的一种臭氧分解催化剂的制作方法，包括：将金属网栅放置在第一温度的碱性溶液中浸渍第一预设时间；将浸渍了碱性溶液的金属网栅酸洗第二预设时间；将酸洗后的金属网上砂化，并喷涂粘结剂；在所述粘结剂喷洒无定形催化剂后，进行烘干处理得到臭氧分解催化剂。也就是说，该臭氧催化剂制备方法简单且易于实现，使用该臭氧分解催化剂对臭氧进行处理，能够有效降低制备成本，可高效稳定的分解空气中的臭氧污染物。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (8)

1.一种臭氧分解催化剂，其特征在于，包括：催化剂载体、粘结剂和无定形催化剂；其中，所述无定形催化剂通过所述粘结剂附着在所述催化剂载体表面，所述无定型催化剂为氧化锰和分散剂的混合物。

2.根据权利要求1所述的臭氧分解催化剂，其特征在于，所述无定型催化剂还可以为氧化镍和分散剂的混合物，或氧化钴和分散剂的混合物。

3.根据权利要求1所述的臭氧分解催化剂，其特征在于，所述催化剂载体为具有活性炭的金属网栅。

4.根据权利要求1所述的臭氧分解催化剂，其特征在于，所述粘结剂为水性金属硅丙树脂。

5.一种臭氧分解催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将金属网栅放置在第一温度的碱性溶液中浸渍第一预设时间；

将浸渍了碱性溶液的金属网栅酸洗第二预设时间；

将酸洗后的金属网上砂化，并喷涂粘结剂；

在所述粘结剂喷洒无定形催化剂后，进行烘干处理得到臭氧分解催化剂。

6.根据权利要5所述的臭氧分解催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为第一预设浓度。

7.根据权利要5所述的臭氧分解催化剂的制备方法，其特征在于，所述酸洗为使用质量分数为20％的硝酸洗涤金属栅网第二预设时间。

8.根据权利要求6所述的臭氧分解催化剂的制备方法，其特征在于，所述将酸洗后的金属网上砂化，之后还包括；

使用第二预设浓度的碱性溶液浸渍预设时间；其中，所述第一预设浓度小于所述第二预设浓度；

在第二温度下将浸渍了所述第二预设浓度的碱性溶液的金属网栅进行烘干处理。

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