催化剂、催化模块及其制备方法和应用与流程

本发明涉及气体净化，特别是涉及催化剂、催化模块及其制备方法和应用。

背景技术：

1、等离子体协同催化净化技术具有净化效率高、使用寿命长等优势，能够对冰箱内进行杀菌和净味，是解决冰箱内异味问题的有效方法。其中，蜂窝等离子体催化方式是通过将具有催化剂涂层的蜂窝状催化模块内置于两高压网电极中间，达到高强度电晕放电协同催化效果，其风阻低、寿命长，被认为是一种高潜力的净化技术。传统用于蜂窝状催化模块的催化剂涂层一般采用负载型贵金属催化剂，如金(au)、铂(pt)等，然而为了满足高放电和高活性的催化需求，贵金属用量较高，在负载型贵金属催化剂中的质量分数高达3％-10％左右，导致成本大大增加。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种催化剂、催化模块及其制备方法和应用；所述催化剂不仅具有优异的净化效果，而且成本较低，能够广泛应用于气体净化系统中。

2、一种催化剂，包括复合载体以及负载于所述复合载体上的ag和pd，所述复合载体包括介孔分子筛以及负载于所述介孔分子筛上的mncezrti复合半导体材料。

3、在其中一个实施例中，所述mncezrti复合半导体材料中mn、ce、zr、ti元素的总质量为所述介孔分子筛质量的0.5％-10％；

4、及/或，在所述mncezrti复合半导体材料中，mn、ce、zr、ti的摩尔比为(0.01-1):(0.01-1):(0.1-2):1。

5、在其中一个实施例中，所述ag的质量为所述复合载体质量的0.1％-5％；

6、及/或，所述pd的质量为所述复合载体质量的0.01％-0.5％。

7、在其中一个实施例中，所述介孔分子筛的孔径为2nm-50nm；

8、及/或，所述介孔分子筛包括sba-15。

9、一种如上所述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

10、将柠檬酸的分散液与锰源、铈源、锆源、钛源以及介孔分子筛混合，得到混合物，所述混合物经第一次干燥和在保护气氛下第一次焙烧后得到复合载体；

11、将含有银源和钯源的分散液与所述复合载体混合，经第二次干燥、第二次焙烧和还原处理制得所述催化剂。

12、在其中一个实施例中，所述柠檬酸的分散液中柠檬酸与所述钛源中ti元素的摩尔比为(0.05-0.5):1；

13、及/或，在所述混合物中，所述锰源中mn元素、所述铈源中ce元素、所述锆源中zr元素与所述钛源中ti元素的摩尔比为(0.01-1):(0.01-1):(0.1-2):1；

14、及/或，在所述混合物中，所述锰源中mn元素、所述铈源中ce元素、所述锆源中zr元素以及所述钛源中ti元素的总质量为所述介孔分子筛质量的0.5％-10％；

15、及/或，所述第一次干燥的温度为60℃-180℃，时间为0.5h-5h；

16、及/或，所述保护气氛包括氮气、氩气中的至少一种；

17、及/或，所述第一次焙烧的温度为300℃-600℃，时间为0.5h-5h。

18、在其中一个实施例中，在所述含有银源和钯源的分散液中，银源中ag元素的质量为所述复合载体质量的0.1％-5％；

19、及/或，钯源中pd元素的质量为所述复合载体质量的0.01％-0.5％；

20、及/或，所述第二次干燥的温度为60℃-180℃，时间为0.5h-5h；

21、及/或，所述第二次焙烧的温度为300℃-600℃，时间为0.5h-5h；

22、及/或，所述还原处理的温度为200℃-600℃，时间为0.1h-5h，还原气氛包括氢气。

23、一种催化模块，包括多孔基材以及分布于所述多孔基材表面的催化剂涂层，所述催化剂涂层包括如上所述的催化剂。

24、一种如上所述的催化模块的制备方法，包括如下步骤：

25、将柠檬酸的分散液与锰源、铈源、锆源、钛源以及介孔分子筛混合，得到混合物；

26、将所述混合物置于多孔基材表面，经第一次干燥和在保护气氛下第一次焙烧得到预制催化模块；

27、将含有银源和钯源的分散液置于所述预制催化模块表面，经第二次干燥、第二次焙烧和还原处理得到所述催化模块。

28、在其中一个实施例中，所述混合物中还包括粘结剂，所述粘结剂包括铝溶胶，所述粘结剂的质量为所述介孔分子筛质量的2％-15％；

29、及/或，所述多孔基材包括多孔陶瓷基材；

30、及/或，将所述混合物置于多孔基材表面的方式选自真空涂覆；

31、及/或，将含有银源和钯源的分散液置于所述预制催化模块表面的方式选自浸渍法。

32、一种气体净化系统，包括如上所述的催化模块。

33、本发明所述的催化剂中，以介孔分子筛为基础载体，同时高分散负载mncezrti复合半导体材料和ag、pd，mncezrti复合半导体材料中mn、ce、zr、ti元素之间因相互作用和电荷平衡具有丰富的氧空位，与较廉价的贵金属ag、pd能够实现双活性组分间以及复合载体间的高效协同催化活性，一方面，在高压电场作用下，氧空位点、高分散的ag、pd金属位点可有效作为电子传递位点，可以保证催化模块的孔道内充满大量的微放电，从而产生高强度等离子体；另一方面，在高度分散负载的ag位点、pd位点、mn位点、ce位点以及丰富的氧空位点的协同作用下，可高效吸附催化产生的臭氧，并进一步在高强度等离子体放电协同作用下，能够活化氧气和臭氧等产生大量自由基和活性氧等物种，从而高效氧化分解voc等污染物，达到高效净化效果。

技术特征：

1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括复合载体以及负载于所述复合载体上的ag和pd，所述复合载体包括介孔分子筛以及负载于所述介孔分子筛上的mncezrti复合半导体材料。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述mncezrti复合半导体材料中mn、ce、zr、ti元素的总质量为所述介孔分子筛质量的0.5％-10％；

3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述ag的质量为所述复合载体质量的0.1％-5％；

4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述介孔分子筛的孔径为2nm-50nm；

5.一种如权利要求1-4任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸的分散液中柠檬酸与所述钛源中ti元素的摩尔比为(0.05-0.5):1；

7.根据权利要求5所述的催化剂的制备方法，其特征在于，银源中ag元素的质量为所述复合载体质量的0.1％-5％；

8.一种催化模块，包括多孔基材以及分布于所述多孔基材表面的催化剂涂层，其特征在于，所述催化剂涂层包括如权利要求1-4任一项所述的催化剂。

9.一种如权利要求8所述的催化模块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的催化模块的制备方法，其特征在于，所述混合物中还包括粘结剂，所述粘结剂包括铝溶胶，所述粘结剂的质量为所述介孔分子筛质量的2％-15％；

11.一种气体净化系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的催化模块。

技术总结
本发明涉及一种催化剂、催化模块及其制备方法和应用。所述催化剂包括复合载体以及负载于所述复合载体上的Ag和Pd，所述复合载体包括介孔分子筛以及负载于所述介孔分子筛上的MnCeZrTi复合半导体材料。所述催化剂不仅具有优异的净化效果，而且成本较低，能够广泛应用于气体净化系统中。

技术研发人员：韩晨阳,霍彦强,郑军妹
受保护的技术使用者：宁波方太厨具有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4