[發明專利]一種鈰改性炭基負載Fe3O4仿酶催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201910179993.6
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109876817A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 李文兵;鄧萌;王光華;張政;陳鐵;黃慧
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種鈰改性炭基負載Fe₃O₄仿酶催化劑及其制備方法。其技術方案是：將氫氧化鉀和炭基材料混合，微波活化，冷卻；通入水蒸氣，洗滌，烘干；再于硝酸鈰溶液中磁力攪拌，干燥，加入鎳坩堝中于管式爐中，在氮氣氣氛和300～500℃煅燒，得改性炭基材料Ⅲ。向改性炭基材料Ⅲ中加入混合鐵鹽和去離子水，用NaOH溶液調pH值，在氮氣氣氛和60～80℃的條件下反應0.5～1.5h；然后將得到的黑色懸浮液靜置，取下層沉淀物；用去離子水和無水乙醇交替洗滌至中性，在40～60℃和0.05～0.08MPa條件下干燥2～4h，制得鈰改性炭基負載Fe₃O₄仿酶催化劑。本發明生產成本低，所制備的鈰改性炭基負載Fe₃O₄仿酶催化劑對染料廢水的去除效率高。

技術領域

本發明屬于負載Fe₃O₄仿酶催化劑技術領域。特別涉及一種鈰改性炭基負載Fe₃O₄仿酶催化劑及其制備方法。

背景技術

染料廣泛應用于紡織、皮革、印染和化妝品等行業，染料廢水不僅影響水體美感，而且成分復雜和毒性大，對水環境和人體健康有極大的危害。當前染料廢水深度處理方法主要有吸附法、膜分離法、生物法、絮凝沉淀法和高級氧化法等。高級氧化法中的非均相芬頓氧化法具有獨特優勢，特別是基于Fe₃O₄的非均相芬頓氧化法，利用Fe₃O₄具有過氧化物酶的催化活性和易被磁體分離回收的特性，在廢水處理中得到廣泛應用，但存在Fe₃O₄不穩定、極易氧化和活性不高的問題。故開發穩定、高效和成本低的新型綠色催化劑受到技術人員的關注。

鈰作為鑭系金屬中運用最多的元素，具有強大的儲氧和放氧能力，用鈰對Fe₃O₄進行改性可以增加催化劑的活性、穩定性和電子轉移，可加快·OH的生成，提高催化劑的效率。如“納米Fe₃O₄/CeO₂復合材料的制備方法及應用”(CN102327773A)專利技術，該技術采用Fe₃O₄負載在CeO₂上，制得類Fenton催化劑，對酚類廢水有一定的催化活性，但催化劑用量大和成本高；“Fe₃O₄/CeO₂納米復合材料、制備方法及其應用”(CN105498783A)專利技術，該技術雖制得Fe₃O₄/CeO₂催化劑，但制備時間長、能耗高和使用條件苛刻；“一種磁性類芬頓催化劑及其制備方法”(CN107469827A)專利技術，該技術合成的Fe₃O₄/CeO₂類芬頓催化劑，對低濃度亞甲基藍降解效果較好，效率較低。這些技術雖然都運用了Fe₃O₄與CeO₂之間的協同作用。但存在制備時間長、反應條件苛刻、催化效率低和成本高等缺陷。活性炭、石墨烯等炭材料具有極大的比表面積和良好的吸附性能，是較好的催化劑載體材料。如“一種磁性活性炭一體化處理印染廢水的方法”(CN105439238A)專利技術，該技術以活性炭為載體負載Fe₃O₄，制得復合材料，與H₂O₂構成類芬頓體系，但活性炭活化時間太長；“一種磁性石墨烯的一步合成方法”(CN107243344A)專利技術，該技術雖操作簡單，但合成時間長達10h，成本較高。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的在于提供一種成本低的鈰改性炭基負載Fe₃O₄仿酶催化劑的制備方法，用該方法制備的鈰改性炭基負載Fe₃O₄仿酶催化劑對染料廢水去除效率高。