[發(fā)明專利]一種聚對(duì)苯二酚/石墨烯/Fe3O4類Fenton催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310439830.X
• 申請(qǐng)日: 2013-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN103506164A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 國偉林;冷艷秋;王安琪;郝菲菲;岳馨馨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/28
• 分類號(hào): B01J31/28;C02F1/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

一種本發(fā)明屬于廢水處理催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚對(duì)苯二酚/石墨烯/Fe₃O₄類Fenton催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，基于硫酸根自由基（SO₄^?·）的高級(jí)氧化技術(shù)受到國內(nèi)外的青睞。過硫酸鹽（S₂O₈^2?，PS）或者過硫酸氫鹽（HSO₅^?，PMS），都可以被紫外光、熱、過渡金屬等激活產(chǎn)生SO₄^?·。在這些激活方式中，過渡金屬離子激活由于能耗少、費(fèi)用低，應(yīng)用更加普遍。然而，均一相鐵鹽或鈷鹽的催化活性受pH值影響大，不能回收利用，且存在潛在毒性。

目前，國內(nèi)外報(bào)道了Fe₃O₄被廣泛用作高級(jí)氧化技術(shù)中的多相催化劑。Fe₃O₄是一種性能優(yōu)良的異相類Fenton反應(yīng)催化劑，能催化分解PS或PMS產(chǎn)生硫酸自由基、羥基等，以降解廢水中的生物難降解有機(jī)污染物。該催化劑具有環(huán)境友好、易于磁分離且價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，但是其催化效果并不能令人滿意，存在催化活性低、氧化劑利用率低和有機(jī)物降解不徹底等問題。為提高其催化性能，人們?cè)贔e₃O₄中添加過渡金屬如Mn、Cr、Co等，或者在表面包覆腐殖酸、EDTA、聚（3,4-乙撐二氧噻吩）等。

氧化還原介體作為電子傳遞體，可通過其氧化態(tài)與還原態(tài)的循環(huán)轉(zhuǎn)換加速電子由初級(jí)電子供體到最終電子受體的傳遞，從而使反應(yīng)速率提高一個(gè)到幾個(gè)數(shù)量級(jí)。天然有機(jī)質(zhì)、多金屬氧酸鹽、活性炭和醌類物質(zhì)等均可以作為氧化還原介體，已經(jīng)成功應(yīng)用于氧化降解水中有機(jī)污染物。其中醌類物質(zhì)具有電子轉(zhuǎn)移速率快、可逆性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠使Fe³⁺向Fe²⁺快速轉(zhuǎn)化，從而提高Fenton反應(yīng)的氧化效率。

在類Fenton體系中，加入水溶性醌類物質(zhì)（如對(duì)苯二酚）雖然能夠有效提高有機(jī)污染物的降解率，但是由于其不能回收，會(huì)造成環(huán)境污染。為克服二次污染和連續(xù)投加醌類物質(zhì)成本增加等問題，人們制備了固定化醌類物質(zhì)（如海藻酸鈣包埋的蒽醌、摻雜于聚吡咯和聚氨酯中的蒽醌等），發(fā)現(xiàn)固定化醌類物質(zhì)同樣具有較好的電子傳遞能力和氧化還原可逆性。

目前，人們將具有優(yōu)良吸附性能的活性炭（AC）應(yīng)用于Fenton反應(yīng)中，AC同F(xiàn)e²⁺一樣能催化分解H₂O₂、S₂O₈^2-（或HSO₅^-）生成自由基。但AC穩(wěn)定性不高，能被水中的氧化劑氧化而消耗，而石墨烯是一種新型二維碳質(zhì)納米材料，具有和AC相似的結(jié)構(gòu)和表面基團(tuán)，且具有良好的導(dǎo)電性能、化學(xué)穩(wěn)定性和吸附性能，所以，與AC相比，石墨烯是更為理想的催化劑載體。

總之，構(gòu)建聚對(duì)苯二酚/石墨烯/Fe₃O₄類Fenton催化劑，以充分發(fā)揮石墨烯的吸附和導(dǎo)電性能、氧化還原介體的電子傳遞性能以及Fe₃O₄的催化性能及磁分離性能，促進(jìn)體系中自由基的形成速率，對(duì)于氧化降解水中生物難降解有機(jī)物具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種催化活性高、穩(wěn)定性良好、易回收、環(huán)境友好且價(jià)廉的聚對(duì)苯二酚/石墨烯/Fe₃O₄類Fenton催化劑的制備方法，并應(yīng)用于降解廢水中有機(jī)污染物。

本發(fā)明的技術(shù)方案是采用化學(xué)氧化聚合方法制備多聚苯酚，然后通過超聲化學(xué)法將其嫁接到石墨烯上，最后采用超聲輔助共沉淀法制備聚對(duì)苯二酚/石墨烯/Fe₃O₄類Fenton催化劑。

本發(fā)明的聚對(duì)苯二酚/石墨烯/Fe₃O₄類Fenton催化劑的制備方法包括以下步驟：