[发明专利]碳催化剂及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及碳催化剂及其用途，特别是具有分解过氧化氢能力的碳催化剂。

背景技术

金属催化剂例如铂或二氧化锰已用作用于分解溶液中含有的过氧化氢的催化剂。还提出了经过活化处理的活性碳或者活化并引起负载用于分解过氧化氢的铂的活性碳(例如专利文献1和2)。

与此同时，已采用Fenton法作为处理废水的方法，所述Fenton法包括将废水的pH调节到酸性值，并添加过氧化氢和铁(II)化合物。

现有技术文献

引用列表

专利文献

[专利文献1]JP 05-000811A

[专利文献2]JP 2009-90178A

发明内容

本发明要解决的问题

然而，并不总是优选铂催化剂作为通用的催化剂，因为所述催化剂价格昂贵，并且在储量方面受限。此外，二氧化锰对环境造成大的负担，并且仅可以在有限的pH范围内使用，因为在低pH下二氧化锰被洗脱。

此外，不能说活性碳单独具有足够高的活性。因此，处理需要相对大量的所述活性碳。如上所述，当所述活性碳负载铂时，如成本或类似的问题是不可避免的。

此外，出现了以下问题。在基于Fenton法的废水处理方法中，必须连续提供化学当量的铁(II)化合物，以用于对待处理的物质进行氧化处理。另外，操作变得繁重，因为在处理的时候需要调节pH至酸性值，并且处理后需要中和所述废水。此外，需要处理将生成的作为副产物的含铁沉淀物。

针对所述问题做出了本发明，本发明的目的是提供具有分解过氧化氢的优异催化活性的碳催化剂及其用途。

解决问题的手段

在根据用于解决所述问题的本发明的实施方案用于分解过氧化氢的碳催化剂中，相对于每0.02g所述碳催化剂，在150°C至400°C的升温脱附法中一氧化碳的脱附量和二氧化碳的脱附量的总量是0.06mmol或更多。根据本发明，提供了具有分解过氧化氢的优异催化活性的碳催化剂。

此外，一氧化碳的脱附量可以是0.01mmol或更多，二氧化碳的脱附量可以是0.05mmol或更多。

根据用于解决所述问题的本发明的实施方案用于分解过氧化氢的碳催化剂通过将金属浸渍在使含有作为碳源的有机化合物、金属以及导电碳材料的原料碳化而得到的碳化材料中并对得到的物质进行热处理而得到。根据本发明，提供了具有分解过氧化氢的优异催化活性的碳催化剂。

此外，任何一种用于分解过氧化氢的所述碳催化剂可用于分解溶液、气体或烟雾中的过氧化氢。另外，任何一种用于分解过氧化氢的所述碳催化剂可用于在过氧化氢存在下促进溶液、气体或烟雾中的有机物质的分解。

根据用于解决所述问题的本发明的实施方案用于分解过氧化氢的催化剂成形体包括任何一种用于分解过氧化氢的所述碳催化剂和聚合物粘合剂。根据本发明，提供了具有分解过氧化氢的优异催化活性的催化剂成形体。

此外，所述聚合物粘合剂可含有水溶性聚合物和水不溶性聚合物。另外，用于分解过氧化氢的所述催化剂成形体可具有多孔结构，所述多孔结构通过用水溶液处理成形体以从所述成形体中去除所述聚合物粘合剂中的水溶性聚合物来形成，所述成形体含有用于分解过氧化氢的所述碳催化剂以及含有水溶性聚合物和水不溶性聚合物的聚合物粘合剂。

在所述情况下，所述水溶性聚合物可以是一种或两种或更多种选自聚丙烯酸、聚乙二醇和聚乙烯醇的物质。

根据用于解决所述问题的本发明的实施方案的催化剂组合物包括任何一种用于分解过氧化氢的所述碳催化剂以及含有水溶性聚合物和水不溶性聚合物的聚合物粘合剂。根据本发明，提供了含有具有分解过氧化氢的优异催化活性的碳催化剂的催化剂组合物。

根据用于解决所述问题的本发明的实施方案的处理设备包括固定有任何一种用于分解过氧化氢的所述碳催化剂的催化剂部分，并通过将含有过氧化氢的溶液、气体或烟雾与所述催化剂部分接触来处理所述溶液、气体或烟雾。根据本发明，提供了包括具有分解过氧化氢的优异催化活性的碳催化剂的处理设备。

发明效果

根据本发明，提供了具有分解过氧化氢的优异催化活性的碳催化剂及其用途。

附图说明

图1的示意图显示了包括根据本发明的实施方案用于分解过氧化氢的碳催化剂的处理设备的实例的主要结构。

图2的示意图显示了制备根据本发明的实施方案用于分解过氧化氢的碳催化剂的方法的实例中的主要步骤。