[發(fā)明專利]一種基于碳化鐵基MOFS的鐵錳雙金屬催化劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811545729.1
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109622055A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鮑建國;黃璐怡;杜江坤;鄭漢;計盟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學（武漢）
• 主分類號: B01J31/32
• 分類號: B01J31/32;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/38;C02F103/30;C02F103/24
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

本發(fā)明提供了一種基于碳化鐵基MOFS的鐵錳雙金屬催化劑及其制備方法，屬于水污染治理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過在缺氧條件下600℃煅燒鐵基MOFS直接獲得高比表面積和高孔隙率的磁性含碳鐵氧化物，并在碳包覆鐵氧化物的基礎(chǔ)上負載Mn₃O₄制得所述鐵錳雙金屬催化劑；其組分為含碳鐵氧化物Fe₂O₃@C和Mn₃O₄，所述含碳鐵氧化物Fe₂O₃@C中含有納米級γ?Fe₂O₃與碳密切接觸形成的Fe3C，所述Mn₃O₄負載在含碳鐵氧化物Fe₂O₃@C的表面。本發(fā)明制備過程簡單，制得催化劑催化效率高且可回收利用無污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水污染治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含碳的鐵錳雙金屬催化劑及 制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水愈發(fā)呈現(xiàn)出有機污染物成分復雜、高毒性、高污 染性和難生物降解的特點，這些特點使得其中有機污染物的降解成為難點。

20世紀80年代，高級氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Process，簡稱AOPs) 發(fā)展起來，該方法可快速有效地降解工業(yè)廢水中的有機污染物。AOPs是指通過 在反應體系內(nèi)生成強氧化性自由基作為氧化劑，進而氧化各種污染物的技術(shù)。近 年來，隨著研究的深入，人們對基于硫酸根自由基的高級氧化技術(shù)越來越重視， 其中非均相催化劑活化過一硫酸鹽(peroxymonosulfate，PMS)產(chǎn)生SO^4-·處理 水體中難降解污染物的新型高級氧化技術(shù)尤其被關(guān)注。這是由于硫酸根自由基 比常見的羥自由基具有更長時間的半衰期(30-40μs VS20ns)，同時硫酸根自 由基在電子轉(zhuǎn)移過程中優(yōu)先與有機物反應，而羥基自由基非選擇性地參與各種 反應，導致羥基自由基不具備如硫酸根自由基一樣的氧化能力和前體氧化劑緩 慢利用的優(yōu)勢。

非均相體系下過一硫酸鹽的活化方法主要包括金屬氧化物活化和負載型非 均相體系活化。生物炭改性可顯著促進Co₃O₄對過硫酸鹽的非均相活化；目前也 有研究人員將過渡金屬氧化物負載于金屬有機框架材料上活化PMS，金屬有機框 架材料表面豐富的官能團能對水中污染物進行吸附，同時其中具有一定催化活 性的金屬中心與后負載金屬氧化物一同對水中PMS進行高效活化，金屬有機框 架材料負載過渡金屬氧化物這一方法為去除水體中抗生素和激素等難降解污染 物提供了新的思路和方法。

然而負載的過渡金屬氧化物中Co具有生物毒性，Co₃O₄與生物炭的結(jié)合能較 低，易導致金屬離子的溶出；應用于水體治理有較大的環(huán)境風險，殘留在水體中 的鈷離子很難去除，水中重金屬離子鈷濃度超標時會引起很多嚴重的健康問題， 如低血壓、癱瘓、腹瀉、骨缺陷和活細胞基因突變等。同時雖然金屬有機框架材 料具有較大的比表面積與孔隙率，但是其本身對PMS的催化效率并不高，并且 金屬有機框架材料在實際使用的過程中適用的pH范圍較窄，熱穩(wěn)定性不高，通 常在酸性條件下和高溫條件下易發(fā)生水解，導致金屬離子溶出，加之金屬有機框 架材料沒有磁性，使用后催化材料難以從溶液中分離出來，容易造成二次污染， 并且目前負載其他金屬氧化物的過程也較為復雜。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種制備過程簡單、催化效率高且可回收利用無污 染的基于碳化鐵基MOFS的鐵錳雙金屬催化劑。