[发明专利]一种高效臭氧分解催化剂

说明书

技术领域

一种高效臭氧分解催化剂，属于空气污染净化领域。

背景技术

臭氧是目前存在较为广泛的空气污染物。其来源一是紫外光照射下空气中其他污染物进行的系列光化学反应生成；二是工业生产中使用臭氧作为抗菌剂、消毒剂时的释放；三是室内电器例如复印机、扫描仪工作时的高压放电生成。臭氧对人体健康危害极大，世界各国对其允许浓度均有严格限制。例如，我国《环境空气质量标准GB3095-2012》规定一、二级标准分别为1小时均值不大于0.16与0.20mg/m3(约0.08与0.10ppm)，而《室内空气质量标准GB/T 18883-2002》则规定室内空气中1小时均值不大于0.16mg/m3。因此，需要开发臭氧降解催化剂以治理空气中的臭氧污染。

贵金属催化剂具有较高的活性，但是其价格较高，不利于广泛使用。目前开发的臭氧催化剂多为过渡金属氧化物，以氧化锰、氧化铁系列为主(例如专利CN 102513106A；CN101402047A；CN101757933A等)。其合成过程一般需要高温高压，生产过程能耗较高，且部分产品的催化性能受湿度的干扰较大。因此，急需开发使用简单工艺合成的新型高效臭氧分解催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的氧化亚铜臭氧分解催化剂，其合成条件温和、易于大规模制备，且在较宽的温、湿度范围内具有高效的臭氧分解能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

催化剂由氧化亚铜主活性组成与多孔陶瓷、金属泡沫、HEPA过滤网、棉布及纱布等载体组成；

氧化亚铜活性成分由铜盐的水溶液还原法制得，步骤包括：A配制铜盐的碱性水溶液及还原剂的水溶液；B将还原剂水溶液在快速搅拌下倒入铜盐的碱性水溶液中反应；C将反应得到的沉淀分离、洗涤，并涂敷于催化剂载体上；

其中A步骤包括将0.01-10％的硫酸铜、氯化铜、硝酸铜或乙酸铜水溶液与0.1-10％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液混合得到铜盐的碱性水溶液；将抗坏血酸、盐酸羟氨、硼氢化钠或甲醛配置成1-10％的还原剂水溶液；

步骤B包括在快速磁力搅拌或者机械搅拌下，将还原剂水溶液倒入铜盐的碱性水溶液中，反应1-60分钟；

步骤C包括将反应得到的沉淀经分离、洗涤后干燥备用或者直接涂敷于催化剂载体上烘干得到催化剂产品。

按上述方法得到的氧化亚铜臭氧分解催化剂，合成条件温和，易于大规模生产。而且，催化剂对臭氧具有优良的催化分解活性。在室温25度下，对数百ppm浓度的臭氧分解效率达到100％，并抗90％湿度干扰，且在实验室上百小时的测试过程中未见效率降低。甚至在环境温度为零度时，对数百ppm浓度的臭氧也达到了较高的分解效率，实验室测试上百小时过程中，分解效率大于90％。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明做进一步的说明，但本发明不仅限于以下实施例中。

实例1，将0.01％的硫酸铜水溶液与1％的氢氧化钠水溶液以4：1的体积比混合，在快速搅拌下，倒入与氢氧化钠同体积的1％抗坏血酸水溶液。反应1分钟后将沉淀离心分离，并用去离子水洗涤3次，得到砖红色浆料，其中氧化亚铜颗粒尺寸10纳米。将多孔陶瓷浸渍于浆料中烘干得到负载量0.01％的催化剂。经测试，该催化剂在零度及湿度90％下对200ppm臭氧的分解效率为100％。

实例2，将1％的硝酸铜水溶液与2％的氢氧化钠水溶液以1：1的体积比混合，在快速搅拌下，倒入与氢氧化钠同体积的5％甲醛水溶液。反应30分钟后将沉淀离心分离，并用去离子水洗涤3次，得到砖红色浆料，其中氧化亚铜颗粒尺寸900纳米。将泡沫铜浸渍于浆料中烘干得到负载量0.1％的催化剂。经测试，该催化剂在室温25度及湿度0％下对200ppm臭氧的分解效率为100％。

实例3，将10％的氯化铜水溶液与10％的氢氧化钾水溶液以1：2的体积比混合，在快速搅拌下，倒入与氢氧化钾同体积的10％盐酸羟氨水溶液。反应60分钟后将沉淀离心分离，并用去离子水洗涤3次，得到砖红色浆料，其中氧化亚铜颗粒尺寸10微米。将纱布浸渍于浆料中烘干得到负载量10％的催化剂。经测试，该催化剂在100度及湿度50％下对500ppm臭氧的分解效率为100％。