[发明专利]一种臭氧催化净化材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公布了一种臭氧催化净化材料的制备方法及其产品和应用，以活性炭布为载体和还原剂，以钴作为导向剂和助剂，活性炭布作为载体，通过超声浸渍法实现锰、钴的高度分散，提高活性位点数量；在硝酸铵溶液中水热反应，活性炭作为还原剂，钴作为结构导向剂，原位生成三维褶皱钴掺杂氧化锰，提高活性位点活性。二者相互协同实现室温条件下臭氧分子的快速催化降解。本专利所得用于臭氧催化净化的催化剂活性高，且制备方法简单，易于规模化生产，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种臭氧催化净化方法，具体涉及一种臭氧催化净化材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

臭氧在平流层能够吸收阳光中的紫外线，避免地球上生物受到紫外线伤害。但在近地面，臭氧根据浓度不同而产生截然不同的作用。低浓度臭氧具有杀菌消毒的作用，高浓度臭氧却是一种污染物。臭氧刺激呼吸道，损害肺功能，引发支气管炎、肺气肿、哮喘；毒害神经，引起头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；破坏人体免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老；孕妇长时间接触臭氧可能导致胎儿畸形等。

近些年来，我国环境空气中臭氧浓度呈逐年增加趋势。据《2019中国生态环境状况公报》，2019年我国337个地级及以上城市中臭氧超标城市占比高达30.6％，其中京津冀及周边和长三角地区臭氧污染尤为严重。数据显示2019年，全国以臭氧为首要污染物的超标天数占总超标天数的41.7%，仅次于占比45%的PM2.5(细颗粒物）。臭氧俨然已成为环境空气中的第二大污染物，成为新的环保难题。

室内空气，因为部分空气净化产品使用静电技术、紫外光技术、负离子技术等净化空气会产生额外的臭氧，复印机墨粉发热产生的臭氧等会进一步加剧臭氧污染。因此，开发臭氧净化技术，尤其是常温条件下快速催化净化臭氧技术尤为迫切。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种臭氧催化净化材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的臭氧催化净化材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：

1. 一种臭氧催化净化材料的制备方法，其特征在于，以活性炭布为载体和还原剂，以钴作为导向剂和助剂，包括以下步骤：

第一步，将活性炭布利用浓硝酸90℃处理8h；

第二步，将活性炭布浸渍于高锰酸钾、硝酸钴溶液中，超声浸渍30min，60-100℃烘干，得催化剂前驱体；

第三步，将上述前驱体置于硝酸铵溶液中，50-90℃水热反应2-4h；

第四步，将材料过滤、洗涤，60-100℃干燥，得碳载三维褶皱钴掺杂氧化锰。

其中，第一步中，所述浓硝酸与活性炭布的质量比为20:1。

第二步中所述硝酸钴与高锰酸钾摩尔比为(2-5):50。

进一步的，高锰酸钾溶液的质量浓度为5%，高锰酸钾/活性炭布质量分数5%。

第三步中，所述硝酸铵溶液浓度为0.1mol/L，硝酸铵溶液与活性炭布质量比为20:1。

本发明还提供了一种臭氧催化净化材料，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明也提供了一种催化净化材料在臭氧净化中的应用。

本发明制备碳载三维褶皱钴掺杂氧化锰，并实现室温条件下臭氧分子的快速催化降解。活性炭布作为载体，通过超声浸渍法实现锰、钴的高度分散，提高活性位点数量；在硝酸铵溶液中水热反应，活性炭作为还原剂，钴作为结构导向剂，原位生成三维褶皱钴掺杂氧化锰，提高活性位点活性。二者相互协同实现室温条件下臭氧分子的快速催化降解。