[发明专利]一种钙钛矿型臭氧分解催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种钙钛矿型臭氧分解催化剂，该催化剂的活性组分为纯相或掺杂过渡金属的钙钛矿型铁酸镧，所述催化剂的活性组分的结构式为LaM_xFe_(1‑x)O₃，其中M为过渡金属，0≤x≤0.2。本发明以硝酸铁、硝酸镧、任选地过渡金属的硝酸盐和柠檬酸为原料，采用溶胶凝胶自燃烧法合成，再经过研磨，煅烧，负载得到具有钙钛矿晶相的催化剂，所得催化剂的晶粒尺寸为10‑100nm，比表面积为5‑50m²/g。该催化剂在室温下对臭氧表现出优异的催化性能，特别是具有良好的抗湿性，可应用于高湿度环境中的臭氧催化分解，且制备工艺简单，条件温和，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及空气污染净化领域，具体涉及一种钙钛矿型臭氧分解催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

臭氧是夏季紫外线强时空气中的主要污染物之一。除紫外线辐射产生外，工业生产中用作抗菌剂、消毒剂使用的臭氧的释放以及室内电器例如复印机、扫描仪工作时的高压放电生成也是室内外空气中臭氧污染的主要来源。臭氧对人体健康有较大的危害，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缓解空气中的臭氧污染。

对于臭氧分解，目前的研究主要集中在使用活性碳或氧化物分子筛负载金属氧化物来处理，上述处理多针对复印机等高压放电设备产生的臭氧(低浓度/高浓度，低湿度)，而用于臭氧处理废水后尾气的处理则较少(高浓度，高湿度)。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CN102513106 A中公开了一种常温高效臭氧分解催化剂及其制备方法，该催化剂是将硝酸锰、硝酸铈、硝酸银为原料，以碳酸钾和/或碳酸氢钾为沉淀剂，以氯酸钾为氧化剂，通过沉淀而制成活性组分，然后添加粘结剂和造孔剂，成型为圆柱状颗粒，焙烧后得到。CN101402047A公开了一种臭氧分解催化剂及其制备方法，该催化剂以活性炭颗粒或活性炭纤维作为载体，以锰、镍、银、铈作为催化剂的活性组分，将原料以相同体积混合制成活性组分溶液，然后选用活性炭颗粒或活性炭纤维作为催化剂载体，浸入上述配成的活性组分溶液，洗涤、干燥后浸入碳酸钠溶液，再经过洗涤、干燥、烘烧，得到催化剂成品。CN101757933A提供了一种臭氧分解催化剂，包括：作为催化剂载体和催化剂助活性组分的金属泡沫镍；作为主活性组分通过浸渍方式覆在所述泡沫镍表面的锰或铁氧化物。配制硝酸锰或硝酸锰铁构成的活性组分溶液后，将作为载体的泡沫镍浸渍所述活性组分溶液，烘干、烘烧后得到。

上述专利均得到了过渡金属氧化物臭氧分解催化剂，但其催化性能受湿度的干扰较大，不能满足对高湿度条件下臭氧的催化处理。因此急需开发新型高效臭氧分解催化剂，能够实现对高浓度、高湿度、大流量臭氧的高效处理。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种钙钛矿型臭氧分解催化剂及其制备方法和应用，所得催化剂具有钙钛矿晶相，具有优良的催化分解活性，能够实现对高浓度高湿度的臭氧的高效分解，臭氧分解率可达95％以上。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钙钛矿型臭氧分解催化剂，所述催化剂由活性组分负载在载体上得到；所述催化剂的活性组分为纯相或掺杂过渡金属的钙钛矿型铁酸镧，所述催化剂的活性组分的结构式为LaM_xFe_(1-x)O₃，其中M为过渡金属，0≤x≤0.2。

本发明中x的取值为范围为0≤x≤0.2，例如可以是0、0.1、0.3、0.5、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8或2，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。