[发明专利]一种用于催化臭氧氧化挥发性有机物的催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境技术领域，特别涉及一种用于催化臭氧氧化挥发性有机物的催化剂及制备方法。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是大气中较活跃的组分，它不仅直接危害人体健康，还可在大气中形成光化学烟雾及有机气溶胶等二次污染物，对全球气候变化、环境质量、人类健康等均产生重要影响。因此，探索VOCs的净化处理方法，减少VOCs的排放有助于改善大气环境质量、保护生态环境和保障人体健康，也是社会经济可持续发展的迫切需求。

臭氧具有强氧化性，是氯气氧化能力的1.5倍，是一种广谱杀菌剂，常用于医疗卫生、和餐饮食品行业杀菌消毒。臭氧在常温下能通过加成反应、亲电反应及亲核反应直接把挥发性有机物氧化分解。但正是由于臭氧氧化的选择性，其对饱和烷烃、芳香烃等难降解污染物的去除率较低。为进一步提高臭氧的氧化能力，可采用H₂O₂/O₃、UV/O₃、金属催化剂/O₃等高级氧化技术，产生羟基自由基，间接利用臭氧氧化难降解有机物。

目前催化臭氧氧化已用于难降解废水处理，如CN103111290A公开了一种催化臭氧氧化深度处理煤化工废水催化剂的制备方法，利用活性炭负载金属氧化物，催化臭氧深度氧化去除水中难降解有毒害物质，提高废水可生化性，保证出水水质达到国家排放一级标准。CN102941084公开了一种活性氧化铝负载锰、铈双组分金属氧化物臭氧催化氧化催化剂的制备方法，制备的催化剂可显著提高臭氧对水体中难降解有机物的去除率。

在大气环境中，臭氧是一种有害物质，我国环境空气质量标准(GB3095-2012)规定日最大8小时平均浓度不超过0.16mg·m^-3。在废气处理领域，催化臭氧分解是一种有效处理含臭氧废气手段，如CN1259398A、CN10260861A各公开了一种臭氧分解催化剂及制备方法，可有效去除废气中的臭氧。实际上，利用臭氧的氧化及催化氧化可去除废气中的VOCs，且由于催化剂的作用，臭氧转化为羟基、活性氧等中间产物，在反应中即使没有完全消耗，最终转变成氧气和水，不产生二次污染。

发明内容

本发明提供了一种用于催化臭氧氧化挥发性有机物的催化剂及制备方法，目的在于提高臭氧对VOCs的深度氧化，VOCs降解为CO₂和H₂O等无害物质。本发明制备的催化臭氧 氧化挥发性有机物的催化剂可用于工业废气及室内空气VOCs的催化臭氧氧化。

本发明由如下技术方案实施：

一种用于催化臭氧氧化挥发性有机物的催化剂的制备方法，包括步骤：

(1)将0.1～2mm孔径的泡沫镍于20％的NaOH水溶液中水浴恒温80℃浸泡2h，用去离子水冲洗干净，烘干，然后在15％的草酸水溶液中水浴恒温95℃浸泡2h，用去离子水冲洗干净，烘干，作为催化剂载体。

(2)用分析纯盐酸调节乙醇溶液的pH值到1～4之间，将含Mn、Sn、Ce、Sb的可溶性盐一种以上溶于乙醇溶液，得到浸渍液。优选为硝酸锰、硝酸铈、氯化锡、氯化锑，配制的浸渍液中Mn、Sn、Ce、Sb的摩尔比为10:10:1:1。

(3)将步骤(1)制备的泡沫镍浸泡于步骤(2)制备的浸渍液15min，或将骤(2)制备的浸渍液涂刷于步骤(1)制备的泡沫镍上，在≤80℃烘干，在200～800℃焙烧3～5h，反复1～10次，制得一种用于催化臭氧氧化挥发性有机物的催化剂。

其中，载体镍纯度99％以上，为三维多孔通透结构，孔隙率达到95％以上。

其中，Mn、Sn、Ce、Sb的可溶性盐为分析纯，配制的浸渍液中Mn、Sn、Ce、Sb的摩尔浓度分别为0.1、0.1、0.01、0.01mol·L^-1至2、2、0.2、0.2mol·L^-1。

本发明以泡沫镍为载体，MnOx-SnOx-CeOx-SbOx复合氧化物为催化活性物质，价格低廉，具有较好的机械和化学稳定性，用于催化臭氧氧化VOCs活性高，寿命长。

具体实施方式