[发明专利]一种用于臭氧催化剂的负载型稀土掺杂氧化锰的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及臭氧分解催化剂技术领域，具体是指一种臭氧分解催化剂及其制备方法。

背景技术

MnO₂由于具有环境友善、资源丰富、价格低廉等优点，是研究较为广泛的多功能过渡金属氧化物，在电池电极材料、臭氧催化剂等领域具有非常广阔的应用前景。尤其作为臭氧催化剂，由于锰离子可以促进臭氧分解产生活泼的自由基，使其氧化作用增强，可以极大地提高臭氧的利用率，在所有的过渡金属氧化物中，MnO₂的催化活性是公认最好的，它可以有效地催化降解的有机物的种类也是最多的。

但是单纯的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，通过负载可以利用载体稳定性好、孔隙率高等优点提高其利用率。γ-Al₂O₃具有强吸附能力和催化活性，同时有比表面积大、孔隙率大等特性是臭氧催化剂常用的载体材料。

目前常用的负载方法为浸渍法、混合法、沉淀法等，其中浸渍法由于具有制备方法简单、催化效果好和易于实际应用等特征，是目前应用最为广泛，也是最常规的催化剂制备方法。浸渍法通常包括浸渍液配制、浸渍、除去过量液体、干燥、煅烧以及活化等步骤。在高温烧结过程中，分散在载体表面的活性组分会发生聚集而使颗粒分散度降低，一定程度上降低了催化剂的活性，同时高温煅烧对设备要求较高，能耗高，不利于行业推广。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种简单可行的制备负载型稀土掺杂氧化锰臭氧催化剂的方法，

一种用于臭氧催化剂的负载型稀土掺杂氧化锰的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤一：称取0.5-2mmol的硫酸锰(MnSO₄·H₂O)，按摩尔量0-10%称取稀土金属硝酸盐共同溶于8-15mL去离子水中，然后加入30-50mL异丙醇，制得溶液A；

步骤二：向步骤一所得溶液A中加入2-6g的γ-Al₂O₃载体，搅拌60min-180min后加热至50-80℃；

步骤三：按锰酸钾(KMnO₄)：MnSO₄摩尔比1:1称取KMnO₄，溶于8-15mL去离子水中，然后加入步骤二制备好的混合溶液中，反应0.5-5h后停止反应；

步骤四：将步骤三所得产物过滤、洗涤干燥后得到用于臭氧催化剂的负载型稀土掺杂氧化锰。

步骤一中所述的MnSO₄·H₂O可以用氯化锰（MnCl₂·4H₂O）或硝酸锰（Mn(NO₃)₂）代替。

步骤一种所述的稀土元素硝酸盐为硝酸镧（La(NO₃)₃·6H₂O）、硝酸镓（Ga(NO₃)₃·6H₂O）、硝酸铈（Ce(NO₃)₃·6H₂O）中的一种。

本发明提供一种简单的制备臭氧催化剂的方法，以使制备工艺简单，制备的成本降低。

利用γ-Al₂O₃做载体，利用原位反应在γ-Al₂O₃表面反应生成稀土掺杂氧化锰，该方法制备工艺简单，无需高温煅烧，有望实现批量生产，使氧化锰体系材料在臭氧催化剂领域具有更加广阔的应用前景。

具体实施方式

实施例1：

(1)称取1mmol的MnSO₄·H₂O溶于10mL去离子水中，然后加入40mL异丙醇，制得溶液A；

(2)向步骤(1)中所得溶液A中加入5g的γ-Al₂O₃，搅拌120min后加热至65℃；

(3)称取1mmol的KMnO₄，溶于10mL去离子水中，然后加入步骤二制备好的混合溶液中，反应2h后停止反应；

(4)将步骤三所得产物过滤、洗涤干燥后得到改性后的γ-Al₂O₃样品。