本發(fā)明涉及一種催化劑，具體涉及一種用于室溫常濕消除臭氧的催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
臭氧是一種對人體健康危害很大的氣體污染物，尤其是在相對密閉的室內(nèi)環(huán)境中。臭氧幾乎能與任何生物組織反應(yīng)，對呼吸道的破壞性很強(qiáng)。一般認(rèn)為，臭氧吸入體內(nèi)后，能迅速轉(zhuǎn)化為活性很強(qiáng)的自由基-超氧基(O2-)，使不飽和脂肪酸氧化，從而造成細(xì)胞損傷。根據(jù)加拿大職業(yè)健康與安全中心(CCOHS)的介紹，“臭氧會(huì)刺激和損害鼻粘膜和呼吸道，這種刺激輕則引發(fā)胸悶咳嗽、咽喉腫痛，重則引發(fā)哮喘，導(dǎo)致上呼吸道疾病惡化，還可能導(dǎo)致肺功能減弱、肺氣腫和肺組織損傷，而且這些損傷往往是不可修復(fù)的?！币虼藢加袣獯?、肺氣腫和慢性支氣管炎的人來說，只要暴露在低濃度的臭氧中，都可能對他們產(chǎn)生明顯的危害。同樣，臭氧也會(huì)刺激眼睛，使視覺敏感度和視力降低。臭氧也會(huì)破壞皮膚中的維生素E，讓皮膚長皺紋、黑斑；當(dāng)臭氧濃度在200微克/立方米以上時(shí)，會(huì)損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，讓人頭痛、胸痛、思維能力下降。此外，臭氧會(huì)阻礙血液輸氧功能，造成組織缺氧；使甲狀腺功能受損、骨骼鈣化。美國斯克利普斯應(yīng)用科學(xué)研究所的保羅·溫特沃斯教授曾經(jīng)做過研究，發(fā)現(xiàn)臭氧會(huì)破壞人體的免疫機(jī)能，誘發(fā)淋巴細(xì)胞染色體畸變，損害某些酶的活性和產(chǎn)生溶血反應(yīng)。
臭氧的主要來源之一是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中放出的火花、靜電復(fù)印及電視機(jī)的工作過程，所以，機(jī)電房、靜電復(fù)印機(jī)房、計(jì)算機(jī)機(jī)房等都是臭氧高發(fā)地。另一個(gè)主要來源是光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染物，汽車、工廠等污染源排入大氣的揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)和氮氧化物(NOx)等一次污染物，在強(qiáng)烈的陽光紫外線照射下，吸收太陽光的能量，使原有的化學(xué)鏈遭到破壞，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、過氧乙酰硝酸酯等二次污染物。參與光化學(xué)反應(yīng)過程的一次污染物和二次污染物的混合物稱之為光化學(xué)煙霧。臭氧是光化學(xué)煙霧的主要成分。
催化消除臭氧是降低室內(nèi)臭氧污染的有效技術(shù)，然而，已有的各類催化消除臭氧的催化劑，普遍具有以下不足：臭氧消除率低、催化劑成本高，從而不利于推廣使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種用于室溫常濕消除臭氧的催化劑及其制備方法，可有效解決上述問題。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明提供一種用于室溫常濕消除臭氧的催化劑，該催化劑包括載體、貴金屬活性組分和助劑組分；其中，所述載體為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈰、氧化鎳中的兩種或者兩種以上所組成的復(fù)合物或混合物；所述貴金屬活性組分為鈀；所述助劑組分為鈉、鉀中的一種堿金屬元素；其中，所述貴金屬活性組分以貴金屬元素計(jì)為催化劑總質(zhì)量的0.01％-0.1％；所述助劑以堿金屬元素計(jì)為催化劑總質(zhì)量的0.01％-0.20％。
優(yōu)選的，所述助劑組分為鈉或鉀中的一種堿金屬元素形成的氧化物或無機(jī)鹽。
優(yōu)選的，催化劑的比表面積為300～500m2/g。
本發(fā)明還提供一種用于室溫常濕消除臭氧的催化劑的制備方法，用于室溫常濕消除臭氧的催化劑采用以下方法制備：
步驟S1，將貴金屬活性組分鈀研磨成400目細(xì)粉，將細(xì)粉狀的鈀投入到水中，超聲分散20～30分鐘，然后，按選定比例向溶液中加入助劑組分，使鈀與助劑組分混合，超聲反應(yīng)2小時(shí)～3小時(shí)，制成膠體；
步驟S2，將選定的載體分散到上述膠體中，置于60～100度水浴中36～50小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按0.2度/分的升溫速度使烘箱溫度升到90度，并在90度干燥30分鐘；然后，按1度/分的升溫速度使烘箱溫度從90度升到130度，并在130度干燥60分鐘；然后，對濾餅進(jìn)行冷凍干燥，即：首先從-10度開始，按5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分鐘；然后，按0.5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分鐘；
最后，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按5度/分的升溫速度使烘箱溫度從70度升到180度，并在180度干燥3小時(shí)～4小時(shí)，得到催化劑半成品；
步驟S3，將得到的催化劑半成品置于馬弗爐中，在氬氣氣氛中焙燒0.5～2小時(shí)，焙燒溫度為600～1700度，即得到催化劑成品。
本發(fā)明提供的用于室溫常濕消除臭氧的催化劑及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明提供的用于室溫常濕消除臭氧的催化劑，在對膠體干燥過程中，采用烘箱高溫烘干、低溫凍干以及再烘箱高溫烘干的交叉干燥方法，并對升溫速率、降溫速率等進(jìn)行了精細(xì)控制，由此制備到的催化劑的孔徑均勻、比表面積大，對臭氧有非常高的消除率；
本發(fā)明提供的用于室溫常濕消除臭氧的催化劑，所使用的貴金屬活性組分以貴金屬元素計(jì)為催化劑總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)極低，從而有效降低了催化劑的成本。
本發(fā)明提供的用于室溫常濕消除臭氧的催化劑，使用前不需要任何預(yù)處理，可長期保存和使用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提供的用于室溫常濕消除臭氧的催化劑制備方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
催化劑制備方法實(shí)施例1
原料：載體為二氧化硅和三氧化二鋁的復(fù)合物；貴金屬活性組分為鈀；助劑組分為氧化鈉；
制備方法：
步驟S1，將貴金屬活性組分鈀0.02g研磨成400目細(xì)粉，將細(xì)粉狀的鈀投入到水中，超聲分散25分鐘，然后，向溶液中加入助劑組分氧化鈉，其鈉含量為0.15g，使鈀與助劑組分混合，超聲反應(yīng)2小時(shí)，制成膠體；
步驟S2，將選定的載體100g分散到上述膠體中，置于80度水浴中40小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按0.2度/分的升溫速度使烘箱溫度升到90度，并在90度干燥30分鐘；然后，按1度/分的升溫速度使烘箱溫度從90度升到130度，并在130度干燥60分鐘；然后，對濾餅進(jìn)行冷凍干燥，即：首先從-10度開始，按5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分鐘；然后，按0.5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分鐘；
最后，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按5度/分分的升溫速度使烘箱溫度從70度升到180度，并在180度干燥3小時(shí)～4小時(shí)，得到催化劑半成品；
步驟S3，將得到的催化劑半成品置于馬弗爐中，在氬氣氣氛中焙燒2小時(shí)，焙燒溫度為1700度，即得到催化劑成品。催化劑的比表面積為500m2/g。
催化劑制備方法實(shí)施例2
原料：載體為三氧化二鋁和二氧化鈰的混合物；貴金屬活性組分為鈀；助劑組分為硝酸鈉；
制備方法：
步驟S1，將貴金屬活性組分鈀0.1g研磨成400目細(xì)粉，將細(xì)粉狀的鈀投入到水中，超聲分散20分鐘，然后，向溶液中加入助劑組分硝酸鈉，其鈉含量為0.09g，使鈀與助劑組分混合，超聲反應(yīng)2小時(shí)，制成膠體；
步驟S2，將選定的載體100g分散到上述膠體中，置于100度水浴中50小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按0.2度/分的升溫速度使烘箱溫度升到90度，并在90度干燥30分鐘；然后，按1度/分的升溫速度使烘箱溫度從90度升到130度，并在130度干燥60分鐘；然后，對濾餅進(jìn)行冷凍干燥，即：首先從-10度開始，按5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分鐘；然后，按0.5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分鐘；
最后，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按5度/分的升溫速度使烘箱溫度從70度升到180度，并在180度干燥3小時(shí)～4小時(shí)，得到催化劑半成品；
步驟S3，將得到的催化劑半成品置于馬弗爐中，在氬氣氣氛中焙燒0.5～2小時(shí)，焙燒溫度為600度，即得到催化劑成品。催化劑的比表面積為500m2/g。
催化劑制備方法實(shí)施例3
原料：載體為二氧化鈰和氧化鎳的混合物；貴金屬活性組分為鈀；助劑組分為氧化鉀；
制備方法：
步驟S1，將貴金屬活性組分鈀0.01g研磨成400目細(xì)粉，將細(xì)粉狀的鈀投入到水中，超聲分散25分鐘，然后，向溶液中加入助劑組分氧化鉀，其鉀含量為0.10g，使鈀與助劑組分混合，超聲反應(yīng)2小時(shí)，制成膠體；
步驟S2，將選定的載體100g分散到上述膠體中，置于80度水浴中40小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按0.2度/分的升溫速度使烘箱溫度升到90度，并在90度干燥30分鐘；然后，按1度/分的升溫速度使烘箱溫度從90度升到130度，并在130度干燥60分鐘；然后，對濾餅進(jìn)行冷凍干燥，即：首先從-10度開始，按5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分鐘；然后，按0.5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分鐘；
最后，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按5度/分的升溫速度使烘箱溫度從70度升到180度，并在180度干燥3小時(shí)～4小時(shí)，得到催化劑半成品；
步驟S3，將得到的催化劑半成品置于馬弗爐中，在氬氣氣氛中焙燒0.5～2小時(shí)，焙燒溫度為1000度，即得到催化劑成品。催化劑的比表面積為400m2/g。
催化劑制備方法實(shí)施例4
原料：載體為氧化鎳和二氧化硅的混合物，其質(zhì)量比為1：1；貴金屬活性組分為鈀；助劑組分為硝酸鉀；
制備方法：
步驟S1，將貴金屬活性組分鈀0.05g研磨成400目細(xì)粉，將細(xì)粉狀的鈀投入到水中，超聲分散26分鐘，然后，向溶液中加入助劑組分硝酸鉀，其鉀含量為0.08g，使鈀與助劑組分混合，超聲反應(yīng)3小時(shí)，制成膠體；
步驟S2，將選定的載體100g分散到上述膠體中，置于70度水浴中40小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按0.2度/分的升溫速度使烘箱溫度升到90度，并在90度干燥30分鐘；然后，按1度/分的升溫速度使烘箱溫度從90度升到130度，并在130度干燥60分鐘；然后，對濾餅進(jìn)行冷凍干燥，即：首先從-10度開始，按5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分鐘；然后，按0.5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分鐘；
最后，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按5度/分的升溫速度使烘箱溫度從70度升到180度，并在180度干燥3小時(shí)～4小時(shí)，得到催化劑半成品；
步驟S3，將得到的催化劑半成品置于馬弗爐中，在氬氣氣氛中焙燒0.5～2小時(shí)，焙燒溫度為1500度，即得到催化劑成品。催化劑的比表面積為450m2/g。
催化劑制備方法實(shí)施例5
原料：載體為二氧化硅和氧化鎳的混合物；貴金屬活性組分為鈀；助劑組分為氧化鈉；
制備方法：
步驟S1，將貴金屬活性組分鈀0.07g研磨成400目細(xì)粉，將細(xì)粉狀的鈀投入到水中，超聲分散26分鐘，然后，向溶液中加入助劑組分氧化鈉，其鈉含量為0.02g，使鈀與助劑組分混合，超聲反應(yīng)3小時(shí)，制成膠體；
步驟S2，將選定的載體100g分散到上述膠體中，置于70度水浴中40小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按0.2度/分的升溫速度使烘箱溫度升到90度，并在90度干燥30分鐘；然后，按1度/分的升溫速度使烘箱溫度從90度升到130度，并在130度干燥60分鐘；然后，對濾餅進(jìn)行冷凍干燥，即：首先從-10度開始，按5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分鐘；然后，按0.5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分鐘；
最后，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按5度/分的升溫速度使烘箱溫度從70度升到180度，并在180度干燥3小時(shí)～4小時(shí)，得到催化劑半成品；
步驟S3，將得到的催化劑半成品置于馬弗爐中，在氬氣氣氛中焙燒0.5～2小時(shí)，焙燒溫度為1000度，即得到催化劑成品。催化劑的比表面積為500m2/g。
催化劑制備方法實(shí)施例6
原料：載體為二氧化鈰和氧化鎳的復(fù)合物；貴金屬活性組分為鈀；助劑組分為氧化鉀；
制備方法：
步驟S1，將貴金屬活性組分鈀0.04g研磨成400目細(xì)粉，將細(xì)粉狀的鈀投入到水中，超聲分散30分鐘，然后，向溶液中加入助劑組分氧化鉀，其鉀含量為0.20g，使鈀與助劑組分混合，超聲反應(yīng)2小時(shí)，制成膠體；
步驟S2，將選定的載體100g分散到上述膠體中，置于70度水浴中36小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按0.2度/分的升溫速度使烘箱溫度升到90度，并在90度干燥30分鐘；然后，按1度/分的升溫速度使烘箱溫度從90度升到130度，并在130度干燥60分鐘；然后，對濾餅進(jìn)行冷凍干燥，即：首先從-10度開始，按5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-10度降低到-40度，并在-40度干燥10分鐘；然后，按0.5度/分的降溫速度，使冷凍溫度從-40度降低到-70度，并在-70度干燥20分鐘；
最后，將濾餅置于烘箱中，烘箱初始溫度為70度，按5度/分的升溫速度使烘箱溫度從70度升到180度，并在180度干燥3小時(shí)～4小時(shí)，得到催化劑半成品；
步驟S3，將得到的催化劑半成品置于馬弗爐中，在氬氣氣氛中焙燒0.5～2小時(shí)，焙燒溫度為900度，即得到催化劑成品。催化劑的比表面積為450m2/g。
驗(yàn)證例
對照例1：
原料：載體為二氧化硅和三氧化二鋁的復(fù)合物；貴金屬活性組分為鈀；助劑組分為氧化鈉；
制備方法：
步驟S1，將貴金屬活性組分鈀0.02g研磨成400目細(xì)粉，將細(xì)粉狀的鈀投入到水中，超聲分散25分鐘，然后，向溶液中加入助劑組分氧化鈉，其鈉含量為0.15g，使鈀與助劑組分混合，超聲反應(yīng)2小時(shí)，制成膠體；
步驟S2，將選定的載體100g分散到上述膠體中，置于80度水浴中40小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，并在180度干燥5小時(shí)，得到催化劑半成品；
步驟S3，將得到的催化劑半成品置于馬弗爐中，在氬氣氣氛中焙燒2小時(shí)，焙燒溫度為1700度，即得到催化劑成品。
也就是說，本對照例與催化劑制備方法實(shí)施例1的區(qū)別在于：將步驟S2中的烘箱高溫烘干、低溫凍干以及再烘箱高溫烘干的交叉干燥方法，直接替換為烘箱高溫干燥方法。由此制備得到催化劑成品。
對照例2-對照例6：分別將催化劑制備方法實(shí)施例2-6的步驟S2，修改為：將選定的載體100g分散到上述膠體中，置于80度水浴中40小時(shí)，沉積完全后，過濾洗滌，將濾餅置于烘箱中，并在180度干燥5小時(shí)，得到催化劑半成品。其他所有條件均不變，得到對照例2-對照例6。
對于實(shí)施例1-6、對照例1-6制備得到的催化劑，分別取500g催化劑，放置于20立方米測試艙中，臭氧濃度為1.0mg/m3，相對濕度50％，20℃離心風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)氣體通過催化劑測試模塊，風(fēng)速為1m/s左右，反應(yīng)溫度為室溫，臭氧濃度依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《公共場所空氣中臭氧測定方法》(GB/T18204.26-2000)靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法測定。反應(yīng)15分鐘后結(jié)果如下表所示：
不同催化劑室溫條件下臭氧氧化活性對比
通過以上實(shí)驗(yàn)可以看出，本發(fā)明制備得到的催化劑，貴金屬鉑活性組分以貴金屬元素計(jì)為催化劑總質(zhì)量的0.1％以下，但是，其對臭氧的消除率均在98％以上，因此，對臭氧的消除率非常高。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。