技术摘要：
本发明公开了一种可加热再生的臭氧分解用锂钾锰复合氧化物催化剂及其制备方法，本发明以铵源、锰源、锂源和钾源为主要原料，采用水热法、选择性溶解法、固相混合反应法相结合制备锂钾锰复合氧化物催化剂。其中锰氧化物为催化剂的主要活性组分，锂氧化物和钾氧化物为助  全部
背景技术：
近年来，臭氧逐渐成为了我国城市环境空气，尤其是室内空气的主要污染物之一。 室内空气臭氧主要来源于两方面：一是大气光化学反应生成的臭氧随室内外空气交换进入 室内；二是现代涉高压或激光的办公设备和家用电器，以及空气净化器、紫外灯和负离子发 生器等使用过程会释放臭氧。研究表明，长期暴露于高浓度臭氧会引起呼吸疾病，加剧哮 喘，甚至导致心肺功能衰竭。因此，减少室内臭氧污染受到环境科学研究人员的关注。 目前处理臭氧的方法主要有：大气稀释法、活性碳吸附法、药液吸收法、热分解法、 催化分解法等。其中，大气稀释法主要是通过加强室内外的空气交换降低臭氧浓度，但若外 界空气受到污染将加剧室内空气环境的污染状况；活性碳吸附法是利用其强吸附特性对臭 氧进行吸附降解，但是存在吸附后期效率降低甚至失效、需要经常更换、回收困难、易造成 环境二次污染等问题，且使用过程中若处理不恰当有爆炸危险；药液吸收法和热分解法则 分别存在废液难处理和使用耗能大等问题；催化分解法因具有安全、经济、高效等特点而成 为治理室内臭氧污染的一种有效方式。其中，以含锰氧化物为代表催化剂的催化降解技术 在去除空气臭氧方面得到了广泛的关注和研究。然而，目前处理臭氧的催化剂依然存在制 备条件可控性差，原材料成本高，抗湿性能差，臭氧分解率低、易失活等问题。
技术实现要素：
本发明针对目前臭氧催化剂存在的制备成本高、高温再生难等技术问题，提出了 一种可加热再生的臭氧分解用锂钾锰复合氧化物催化剂及其制备方法；通过本发明方法制 备的臭氧催化剂具有原材料成本低、操作条件可控性强、催化剂室温高湿条件下臭氧分解 效果好、重复加热再生－使用性能良好等特点。 为实现室温高湿条件下高效分解空气中臭氧的目的，本发明以铵源、锰源、锂源和 钾源为主要原料，采用水热法、选择性溶解法、固相混合反应法相结合制备锂钾锰复合氧化 物催化剂。其中锰氧化物为催化剂的主要活性组分，锂氧化物和钾氧化物为助催化组分。 本发明的一种可加热再生的臭氧分解用锂钾锰复合氧化物催化剂，其成分为 LiaKbMn8O16，其中a的原子百分比含量为0.1～5，b的原子百分比含量为0.1～5。 本发明的一种可加热再生的臭氧分解用锂钾锰复合氧化物催化剂的制备方法，包 括有下列的步骤： 步骤一，水热反应法制备锰氧化物粉末； 步骤11，配料； 按照一定铵与锰摩尔比称取铵源和锰源； 5 CN 111545191 A 说　明　书 2/16 页 所述的铵源和锰源的铵与锰摩尔比为1:1～10:1； 所述的铵源为过硫酸铵、硫酸铵、氯化铵、醋酸铵、硝酸铵其中的任意一种或者至 少两种任意质量比的混合物； 所述的锰源为硫酸锰、硝酸锰、碳酸锰、氯化锰其中的任意一种或者至少两种任意 质量比的混合物； 步骤12，制备锰氧化物粉末； 将步骤11中称量好的铵源和锰源加入去离子水中充分混匀，采用稀盐酸调节混合 溶液的pH后移入高压水热反应釜中，置于高温恒温炉中进行水热反应，得到锰氧化物粉末； 反应参数：混合溶液的pH调节为小于1； 水热温度为80～150℃； 水热时间为4～20h； 经步骤一所制得的锰氧化物粉末为α-MnO2、β-MnO2和γ-MnO2三种晶体结构共存的 混晶结构； 步骤二：高温固相反应法制备锂锰固体粉末； 步骤21，配料； 按照一定质量比称取锂源和经步骤一制得的锰氧化物粉末； 所述的锂源与锰氧化物质量比为0.1:1～5:1； 所述的锂源为硫酸锂、硝酸锂、氯化锂、碳酸锂、氢氧化锂其中的一种或者至少两 种任意质量比的混合物； 步骤22，制备锂锰固体粉末； 将步骤21中称量好的锂源和锰氧化物充分混匀，并置于马弗炉中进行高温焙烧， 得到锂锰固体粉末； 焙烧参数：焙烧气氛为空气； 焙烧温度为400～600℃； 焙烧时间为2～48h； 经步骤二所制得的锂锰固体粉末为Li2MnO3晶体结构； 步骤三：选择性溶解法制备锂锰氧化物前驱体； 步骤31，配料； 配置一定pH的酸溶液，并按一定质量比称取酸溶液和经步骤二制得的锂锰固体粉 末； 所述的酸溶液的pH为1～3； 所述的酸溶液为稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸其中的一种或者至少两种任意质量比的 混合物； 所述酸溶液与锂锰固体粉末质量比为30:1～150:1； 步骤32，制备锂锰氧化物前驱体； 将步骤31中称量好的酸溶液与锂锰固体粉末充分混合并不断搅拌，进行选择性溶 解反应，得到锂锰氧化物前驱体； 反应参数：搅拌速度为300～1500r/s； 反应温度为20～90℃； 6 CN 111545191 A 说　明　书 3/16 页 反应时间为2～48h； 经步骤三所制得的锂锰氧化物前驱体粉末为ε-MnO2晶体结构； 步骤四：高温固相反应法制备锂钾锰复合氧化物催化剂； 步骤41，配料； 按照一定的质量比称取钾源与经步骤三制得的锂锰氧化物前驱体； 所述的钾源为硝酸钾、碳酸钾、硫酸钾或氯化钾中的任意一种或者至少两种任意 质量比的混合物； 所述的钾源与锂锰氧化物质量比为0.1:1～1:1 步骤42，制备锂钾锰氧化物催化剂 将步骤41中称量好的钾源与锂锰氧化物前驱体充分混匀，并置于马弗炉中进行高 温焙烧，即可得LiaKbMn8O16锂钾锰复合氧化物催化剂； 焙烧参数：焙烧气氛为空气； 焙烧温度为350～750℃； 焙烧时间为2～48h； 经步骤四所制得的LiaKbMn8O16催化剂是α-MnO2晶体结构。 与已有技术相比，本发明具有如下优点： ①本发明锂钾锰复合氧化物催化剂制备工艺流程简单环保，所使用的原料来源广 泛且已全部商业化，成本低廉，制备过程中原料利用率高，适合规模化生产。 ②本发明制备的锂钾锰复合氧化物催化剂为α相二氧化锰晶体结构，所含的锂、钾 等助催化组分使其具有比传统锰氧化物材料更优越的臭氧催化分解活性、更强的耐湿性和 更长的使用寿命。 ③本发明锂钾锰复合氧化物催化剂热稳定性高，经500℃加热再生后催化剂的结 构不发生变化，可高效再生，有利于多次回收重复利用。 附图说明 图1为本发明实例1中步骤一所制备的锰氧化物粉末的X射线衍射图谱。 图2为本发明实例1中步骤二所制备的锂锰固体粉末的X射线衍射图谱。 图3为本发明实例1中步骤三所制备的锂锰氧化物前驱体的X射线衍射图谱。 图4为本发明实例1中所制备的Li0.8K2.5Mn8O16催化剂粉末的X射线衍射图谱。 图5为本发明对比例1成分的X射线衍射图谱。 图6为本发明对比例2成分的X射线衍射图谱。 图7为本发明对比例3成分的X射线衍射图谱。