[发明专利]臭氧分解催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种臭氧分解催化剂的制备方法，其包括：将高锰酸盐与金属盐的混合水溶液与还原剂充分反应后固液分离，将固体组分干燥；其中所述金属盐主要为铈的三价可溶性盐和/或铁的二价可溶性盐；所述还原剂主要为多巴胺或其可溶性盐；所述反应在10℃～30℃下搅拌进行，搅拌的时间为1至12小时。该方法制备方法能够有效降低制备成本，且所得到的产品在室温与较高湿度条件下，可高效稳定地分解空气中的臭氧污染物。

技术领域

本发明为化学催化分解技术，属于环境空气中污染物分解技术领域，具体而言，涉及一种臭氧分解催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

臭氧是大气平流层中常见的污染物，长期暴露在低浓度的臭氧中将会引发呼吸道与心肺相关的症状与疾病。据报道，在2010年全球约有一百万例因呼吸疾病引起的死亡由在臭氧污染环境中的长期暴露导致(Environmental Health Perspectives,2017,125(8))。目前，我国《环境空气质量标准》(GB3095-2012)规定：日最高8小时臭氧浓度一级与二级限值分别为100μg/m³与160μg/m³。此外《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能空气净化器的特殊要求》(GB21551.3-2010)中规定，空气净化器出风口处5cm的臭氧限值为100μg/m³。而根据中国环境监测总站于2018年7月-9月发布的《全国城市空气质量报告》，该时期内污染物超标天数中以臭氧为首要污染物的天数最多，三个月内臭氧日最大八小时均值第90百分位浓度分别为148μg/m³、153μg/m³与139μg/m³，均超出了标准中的一级限值。由此可见，臭氧污染在我国广泛存在，因此有效控制室内臭氧污染尤为重要。

迄今已报道的臭氧去除方法包括活性炭吸附法，溶液吸收法，热分解法等，但这些方法能耗较高且可能造成二次污染。目前被广泛研究的臭氧污染控制技术为常温催化分解法，已报道的催化材料包括贵金属材料，过渡金属氧化物及两者的复合材料等。而上述材料中，催化性能优异且成本较低的锰氧化物类催化剂最具广泛应用的潜力。尽管已报道的众多锰氧化物类催化剂在干气条件下能够高效去除臭氧，但其性能通常会因水分引起的失活而显著下降，进而限制了材料的实际应用。近年来有关于在一定湿度下臭氧催化性能优异的锰氧化物材料的报道，但其制备方法往往为高温下的水热合成，难以在生产应用中实现(Applied Catalysis B：Environmental,2017,201,503-510，Catalysis Communications,2015,59,156-160)。

另一方面，贵金属与过渡金属氧化物复合催化材料性能高效稳定，负载在大比表面积上的过渡金属氧化物也具有较好的催化性能。但这些类型催化剂早已被专利保护，例如Engelhard公司的Pt/过渡金属复合催化剂(WO2000/013790A1)与Johnson Matthey公司的颗粒物负载的无定形锰氧化物催化剂(WO2012/167280A1)等。而国内虽有关于臭氧分解催化剂的研究报道，但鲜有能够广泛运用的催化材料，市场上的相关商品也仍然较少。因此，研发高效稳定、具有自主知识产权的锰氧化物催化材料非常有必要。

总的来说，为消除广泛存在的臭氧污染给人体健康带来的危害，发明一种制备工艺简单、耐湿性好、臭氧催化分解性能高效稳定的锰氧化物催化剂有着重要的实用价值。

发明内容

本发明针对臭氧污染，要解决的问题是制备出在室温与一定湿度下高效稳定去除臭氧污染物的催化剂。本发明方法合成的锰氧化物催化剂制备方法简便，制得的催化剂可在一定湿度与室温条件下高效稳定地将臭氧污染物分解为氧气，同时不引入其他污染物。

本发明涉及一种臭氧分解催化剂的制备方法，包括：

将高锰酸盐与金属盐的混合水溶液与还原剂充分反应后固液分离，将固体组分干燥；

其中所述金属盐主要为铈的三价可溶性盐和/或铁的二价可溶性盐；