金碳催化剂分解臭氧研究
臭氧是一种强氧化性气体, 低浓度臭氧对人体的危害已引起人们的广泛关注, 我国《室内空气质量标准(GB/T18883-2002)》规定, 室内空气中臭氧的平均浓度不得超过0.16 mg/m3. 大量氮氧化物和挥发性有机物排放导致的大气光化学污染造成了大气臭氧浓度的升高, 室内外的空气交换使室内人员也暴露于臭氧之中. 不少办公或家用电器如打印机、复印机、臭氧消毒柜和臭氧空气净化器等也释放臭氧. 臭氧与室内活泼的挥发性有机物反应会生成多种有害副产物和颗粒物, 这就需要一种室温下能快速分解臭氧的催化剂, 以降低其危害.
对臭氧的分解以催化分解法居多,所用催化剂为活性炭(AC)、过渡金属氧化物和贵金属等.近年来负载型纳米Au催化剂受到广泛关注, 该类催化剂多以金属氧化物和堇青石等为载体, 用于低温CO氧化、丙烯环氧化等方面. 活性炭载Au催化剂液相氧化乙醇和糖的研究也有报道.但对活性炭载Au 催化剂用于室温下催化分解臭氧的研究较少.
北京科技大学土木与环境工程学院张博等人采用溶胶负载法制备了高分散的活性炭载纳米Au(Au/AC), 研究了其在室温下对低浓度臭氧的催化分解性能, 并用N2吸附-脱附、扫描电镜、X射线光电子能谱等手段对反应前后的催化剂进行了表征. 结果表明, 与普通的传导加热方式相比, 微波加热方式所制备的活性炭载Au颗粒的分布更均匀、尺寸更小, 具有更高的催化臭氧分解性能. Au前驱体溶液pH值对Au/AC催化剂的臭氧分解性能有显著影响, 以pH=8最佳. 降低空速而延长臭氧与催化剂的接触时间可以提高催化剂对臭氧的分解性能. 空速120000 h-1条件下, 催化剂处理约1 g臭氧后, 臭氧去除率降低至78.6%; 而60000 h-1条件下处理1.25 g臭氧后, 臭氧的去除率仍保持在93.3%. Au/AC催化剂在分解臭氧后, 表面部分C被氧化而含氧量增加, 但比表面积和孔容等变化不大,主要通过负载Au颗粒本身催化分解臭氧.