[发明专利]一种Mn3O4/CuO/Ag三元复合催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Mn₃O₄/CuO/Ag三元复合催化剂及其制备方法，该催化剂对高湿度、高浓度下的臭氧和甲醛均具有很好的催化活性。

背景技术

臭氧是氧气的同素异形体，有很强的氧化性，可作为强氧化剂。被广泛应用于水质、气体处理，医疗卫生，食品保鲜，COD去除和氰基等有机物的分解，臭氧应用中最成功的领域就是饮用水以及瓶装水的处理。但是，因为臭氧具有极强的氧化能力，在人类生活的地球表面，臭氧却会给人类的健康带来灾难性的危害。微量的臭氧（0.1~1ppm）即可使人感到头晕、眼涩、喉咙疼痛等症状，较高的含量更是会危及生命。臭氧已经被列为城市光污染的主要污染物之一，世界卫生组织（World Health Organization）制定了关于臭氧的安全标准：8h工作环境下允许的最大浓度应低于0.10ppm（4×10^-9mol/L）。因此，消除臭氧变得更加重要。

甲醛，一种无色有特殊刺激气味的气体。它在碱性条件下有强还原作用。甲醛有毒性。能与蛋白质结合、高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛、记忆力减退以及植物神经紊乱等；孕妇长期吸入可能导致胎儿畸形，甚至死亡，男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡等。消除室内甲醛已迫在眉睫。

催化臭氧和甲醛分解的催化剂一般采用贵金属(如:钯、铂)或过渡元素金属氧化物(如:Mn,Cu的氧化物)作为活性组分，载体则采用A1₂O₃、TiO₂、SiO₂、分子筛、活性炭或以上几种的复合成分。

但是单独以贵金属为活性组分的催化剂，价格太高，不符合经济性。

而以过渡元素金属氧化物(如:Mn,Cu的氧化物)作为活性组分的催化剂，催化效率低，一般仅为70-90%，其原因主要是容易受湿度影响，特别是在相对湿度为70%以上时，容易造成催化剂失活现象，其催化效率显著降低，仅为50%。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的Mn、Cu的氧化物作为活性组分的催化剂，其催化效率低，一般仅为70-90%，特别是在相对湿度为70%以上时，催化剂容易失活，催化效率显著降低，仅为50%等技术问题而提供一种Mn₃O₄/CuO/Ag三元复合催化剂，而该Mn₃O₄/CuO/Ag三元复合催化剂在湿度环境为70%下，对臭氧和甲醛的催化效率可达90%以上。

本发明的目的之二在于提供上述的一种Mn₃O₄/CuO/Ag三元复合催化剂的制备方法。

本发明的技术方案

一种Mn₃O₄/CuO/Ag三元复合催化剂，按质量比计算，Ag:Mn₃O₄/CuO为0. 5-3:100，其中Mn₃O₄/CuO按摩尔比计算，Mn₃O₄:CuO为0.23-0.5:1。

上述的一种Mn₃O₄/CuO/Ag三元复合催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、将三水合硝酸铜、硝酸锰依次加入水中，搅拌均匀后得到铜、锰两种离子的总浓度为0.5mol/L的前驱体盐水溶液；

前驱体盐水溶液中，硝酸铜、硝酸锰的量，按摩尔比计算，硝酸铜：硝酸锰为0.69-1.5:1；

（2）、用NaOH、柠檬酸三氨和水混合配制成混合液，混合液中NaOH的浓度为1.25-1.5mol/L,其中柠檬酸三氨的用量为最终所得的Mn₃O₄/CuO的理论质量的3%；

（3）、磁力搅拌条件下，控制滴加速率为5ml/min，将步骤（1）中所得的前驱体盐水溶液慢慢滴入到步骤（2）所得的混合液中，控制温度为60-90℃进行反应2h，所得的反应液过滤，所得滤饼控制温度为100℃进行干燥，得到Mn₃O₄/CuO复合催化剂；

上述滴加过程中前驱体盐水溶液和混合液用量，按照体积比为1:1的比例计算；

（4）、将AgNO₃配制成0.1mol/L硝酸银水溶液；