[发明专利]一种新型高效的臭氧催化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型高效的臭氧催化材料及其制备方法，包括高比表面积的基材以及负载在基材上的过渡金属氧化物‑C₃N₄复合材料，由C₃N₄‑过渡金属盐溶液和碱溶液复合生成的过渡金属氢氧化物‑C₃N₄混合物，再通过烧结制得。本发明的臭氧催化材料，具有持续高效催化的性能、反应条件温和在常温条件下即可实现量产，而且能够使用价格相对低廉的原料，适合规模化生产，通过吸附和催化相结合，可快速去除臭氧，适用于大部分工业废气臭氧尾气、废水臭氧和室内环境中，通过改变载体类型和形状，也可用于加湿器、净化器等设备中，具有良好应用前景。

技术领域

本发明涉及催化材料，具体涉及一种新型高效的臭氧催化材料及其制备方法。

背景技术

臭氧作为一种强氧化剂，在材料制备、空间消毒、废水净化、废气处理等方面都有着丰富的应用。但是由于臭氧的半衰期在半小时左右，使用后的臭氧随着管道排出进入大气时，会在环境中短时间残留。人或动物吸入较多高浓度臭氧对身体非常有害，因此尾气臭氧的处理必不可缺。目前臭氧尾气处理的方法有直排、吸附、催化剂、加热+催化剂结合这几种主要的方式，而使用催化剂是最高效和环保的方法之一。目前臭氧消除使用的催化剂类别主要集中在贵金属或者金属氧化物如氧化锰、氧化铁、氧化铝、氧化锌、氧化镍等上面，但该类别的催化剂在制备过程中存在反应条件苛刻(水热反应、高温烧结)、抗湿性差、只能处理中低浓度臭氧、催化效率不够高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有臭氧消除使用的催化剂，主要集中在贵金属或者金属氧化物如氧化锰、氧化铁、氧化铝、氧化锌、氧化镍等，制备过程中存在反应条件苛刻、抗湿性差、只能处理中低浓度臭氧、催化效率不够高等问题，目的在于提供一种新型高效的臭氧催化材料及其制备方法，具有持续高效催化的性能、反应条件相对温和，而且能够使用价格相对低廉的原料，适合规模化生产，具有良好应用前景。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供一种新型高效的臭氧催化材料，包括高比表面积的基材以及负载在基材上的过渡金属氧化物-C₃N₄复合材料，由C₃N₄-过渡金属盐溶液和碱溶液复合生成的过渡金属氢氧化物-C₃N₄混合物，再通过烧结制得。

本发明的臭氧催化材料，具有持续高效催化的性能、反应条件相对温和，而且能够使用价格相对低廉的原料，适合规模化生产，通过吸附和催化相结合，可快速去除臭氧，适用于大部分工业废气臭氧尾气、废水臭氧和室内环境中，通过改变载体类型和形状，也可用于加湿器、净化器等设备中，具有良好应用前景。

所述过渡金属氧化物为氧化铁、氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化铝、氧化钨、氧化钼、氧化铬、氧化锌等其中的一种或者多种。

所述过渡金属盐中金属阳离子为铁、钴、锰、镍、铜、钒、钛、铌、钽、钼、铬、镉、钨、铂、锌等的一种或多种。

优选的，过渡金属盐中金属阳离子为铁、钴、锰、镍、铜的一种或多种。

所述过渡金属盐中阴离子为硫酸根、硝酸根、亚硝酸根、醋酸根、草酸根、卤族离子、磷酸根或碳酸根，优选为硝酸镍。

一种臭氧催化材料的制备方法，包括如下步骤：1)将过渡金属盐配置成过渡金属盐溶液，将C3N4分散在该金属盐溶液中，将该溶液负载于高比表面积的基材上，然后烘干，得到第一载体材料；2)将碱溶于水形成碱溶液，将碱溶液与上述第一载体材料反应，烘干后得到第二载体材料；3)最后用去离子水清洗多次清洗上述第二载体材料的表面；4)将清洗的第二载体材料烘干，烧结后即得所述新型高效臭氧催化材料。