[發明專利]一種磁性氧缺位鐵酸鈷雙金屬氧化物復合催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201811267247.4
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109317147A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 洪俊明;吳麗穎;張倩;董正玉;王霽
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J37/08;B01J37/18;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發明公開了一種磁性磁性氧缺位鐵酸鈷雙金屬氧化物復合催化劑的制備方法。本發明通過氫氣還原法將氧空位引入到CoFe₂O₄(CFO)中，制備得到氧缺位CoFe₂O₄(HCFO)，不僅提高了催化劑的電子轉移能力，增加了催化位點，還通過氧缺位和過渡金屬的協同作用增強了催化劑的催化活性。氧缺位CoFe₂O₄(HCFO)可以有效地活化過硫酸鹽產生大量的自由基降解水中難降解有機物。本發明制備的磁性磁性氧缺位鐵酸鈷雙金屬氧化物復合催化劑具有很強的磁性，可以實現催化劑的回收利用，減少二次污染。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種磁性氧缺位鐵酸鈷雙金屬氧化物復合催化劑的制備方法。

背景技術

高級氧化技術(Advanced Oxidation Process，AOPs)是一種能夠利用外加能源產生高活性自由基(如·OH)，達到快速氧化降解污染物的一種污水處理技術。AOPs技術在早期主要是指基于·OH的氧化技術，其類型為Fenton氧化法、O₃氧化法、超聲法等。其中Fenton法為常用的氧化形式，其原理為H₂O₂在催化劑的活化下產生高活性、選擇性低的·OH自由基。常見的催化方式包括紫外線(UV)光照射，電輔助、超聲和過渡金屬離子(鐵、銅、鈷、銀)活化等，但是絕大部分的反應都必須在初始pH為3的條件下進行，此外催化劑回收難及H₂O₂的價格偏高，都限制了傳統Fenton氧化法的應用。

近年來，AOPs中的過硫酸鹽氧化法由于其產生的硫酸根自由基(SO₄^·-)氧化能力較強，(E₀＝2.5--3.1V)，存活時間久、能夠持續降解污染物、水溶性好、成本低等優點成為了AOPs中的熱門研究對象。其催化方法與Fenton類似，除了上述的幾種催化形式外，還可以通過加熱活化及堿活化來產生活性自由基。

相較于均相過硫酸鹽體系，非均相金屬催化劑表現出優異的催化效率，具有所需能源少、活化時間持久、能夠重復使用等優點。作為非均相催化劑的氧化鐵因其豐富、廉價、易于合成和分離等優點而被廣泛應用。鈷離子是最為有效的過一硫酸鹽(PMS)催化劑，具有良好理化特性的CoFe₂O₄被廣泛用于催化PMS降解污染物。然而，由于CoFe₂O₄激活PS的效率不如激活PMS的高，目前關于CoFe₂O₄激活PS的研究較少，限制了CoFe₂O₄在降解持久性有機污染物中的應用。

近年來，氧空位在催化領域受到越來越多的關注。氧空位可以提高催化劑的性能，有效提高載體的傳遞能力和氧化還原電位，并提供更多活性位點。還原氣氛下，在CoFe₂O₄中引入氧空位，可高效地活化過硫酸鹽產生活性自由基，促進污染物的降解。氧空位的引入拓展了CoFe₂O₄在降解持久性有機污染物中的應用。到目前為止，還沒有關于氫氣煅燒法制備含氧空位CoFe₂O₄的報道。在AOPs中應用氧空位的研究很少，也沒有發現利用氧空位催化劑催化PS的研究。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種磁性氧缺位鐵酸鈷雙金屬氧化物復合催化劑的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述磁性氧缺位鐵酸鈷雙金屬氧化物復合催化劑的應用。

本發明的技術方案如下：

一種磁性氧缺位鐵酸鈷雙金屬氧化物復合催化劑的制備方法，包括如下步驟：