1.1.3 臭氧的消除及机理

消除臭氧的方式有很多种，包含活性炭吸附法，药剂法，催化分解法，燃烧法[2]，大气稀释排放法，紫外光照分解法等。这些消除臭氧的方法有利亦有弊，但是其中的催化分解法，由于在消除过程中臭氧的转化度极高，并且催化分解过后催化剂可以重复使用，操作方法简单易懂，消除臭氧的同时也不会产生其他污染物，经济环保，因此催化分解法在消除臭氧研究过程中是备受重视的。臭氧的消除方法，具体介绍如下:

（1） 活性碳法[2]

物理方法，主要是因为活性炭的吸附性能，可以用来直接吸附掉多余臭氧，在工业生产方面应用较多，但是此方法局限性也较大。

（2） 热分解法[2]

化学方法，使用此方法消除臭氧的必要条件是必须加热使其发生氧化还原反应，从而消除臭氧。这种方法被普遍的应用于浓度较高的臭氧的分解中。

（3） 药液吸收法[2]

这种方法不排除在消除了臭氧的过程中，又产生其他废气的问题，并且在消除完臭氧后还有废液处理等一系列问题，不够经济环保；

（4） 电磁波辐射或紫外光光照分解法[2]

物理方法，利用紫外线照射分解臭氧。使臭氧分解为氧气。

（5） 催化分解法

同以上几个方法相比，催化分解法是目前消除臭氧较为理想的方法，因为不仅成本低，不会造成二次污染，而且可以达到预期的效果，弥补了其他消除方法中所存在的缺陷，属于化学方法。

1.2臭氧分解催化剂材料及研究发展

目前，用于催化分解臭氧的催化剂一般都是使用贵金属或者过渡元素金属氧化物，例如铂，铜或锰的氧化物作为活性组分，载体则用γ—A12O3、TiO2、活性炭或由以上几种复合而成的物质[2]。但是因为贵金属价格相对较高，在使用过程中考虑到成本问题使其使用量受到了限制，所以以低价金属氧化物为主的研究渐渐成为主流。其中MnO2 研究最热，因为它催化性能较其他氧化物较好，价格便宜。主要研究方向包括以下几方面：

（1）以高分子原料为载体的锰氧化物臭氧分解催化剂；

（2） MnO2和MnCO3臭氧分解催化剂；

（3）纸状含锰臭氧分解催化剂；

（4）MnO2/C复合分解催化剂。

1.2.1 MnO2基材料

1) MnO2

MnO2是一种引起大家广泛关注的贱金属氧化物催化剂材料。其储量丰富、价格低廉，MnO2主要是以软锰矿的形貌存在于自然界中的，在众多的锰氧化物中有非常广泛的用途，同时也是被研究最多的锰氧化物。MnO2的晶体结构比较复杂，其基本的结构单元是由一个Mn原子和六个O原子组成的[MnO6]八面体结构，通过共用棱和点紧密堆积而成。MnO2可以当催化剂是因为其化学特性。在发生化学反应时能改变反应物化学反应速度（既能提高也能降低）但不改变化学反应平衡，并且质量在反应前后都不发生变化的物质可作为催化剂。二氧化锰就符合这一性质，所以能够作为催化剂。

但是，现在用于催化臭氧分解的MnO2催化剂比表面积小，能用于催化臭氧分解的只是与臭氧接触的一部分MnO2，造成大量二氧化锰的浪费。并且它们容易受湿度与温度的影响。

2) MnO2/Al2O3

MnO2/Al2O3是一种常用的催化剂，但是相对于Ni/A12O3、CO/Al2O3、Cu/A12O3等催化剂而言，对MnO2/Al2O3催化剂体系的研究相对较少[1]，主要是因为锰与氧可以形成多种多样化学计量比的氧化物和其他类型的混合价氧化物，在形成的这些氧化物中有些氧化物还可以以不同的晶型存在。可是多半氧化物其形态复杂，不容易甚至很难表现出来，因此许多研究者的结论都是不一致的甚至相互矛盾的[4]。在后续研究中，研究者们把MnO2/Al2O3催化剂用于O3的分解[1]，比较了在不同的体系中制备出的催化剂和在不同温度下制备出的催化剂对臭氧的催化分解活性，并且分析了不同催化剂上的锰的形态[1]。论文网