[發(fā)明專(zhuān)利]一種氧化石墨烯-氧化鑭-氫氧化鈷復(fù)合材料、合成方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010340978.8
• 申請(qǐng)日: 2020-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111545211B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆海剛;汪姍姍;黃榮秋;黃泱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 閩南師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/83
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/83;B01J21/18;B01J37/03;B01J37/10;C02F1/72
• 代理公司: 成都東恒知盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化石墨烯?氧化鑭?氫氧化鈷復(fù)合材料、合成方法及其應(yīng)用，通過(guò)直接沉淀法與水熱合成法制備了氧化石墨烯負(fù)載?氧化鑭?氫氧化鈷(La₂O₃·Co(OH)₂/GO)復(fù)合材料催化劑，通過(guò)SEM、XRD、FT?IR等對(duì)該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，以PMS(過(guò)硫酸氫鉀)為氧化劑，用其催化降解去除溶液中的亞甲基藍(lán)。探究復(fù)合材料對(duì)不同初始亞甲基藍(lán)(MB)濃度、不同pH、不同溫度、不同催化劑加入量降解亞甲基藍(lán)速率的影響，得出初始MB濃度越低，pH越低，催化劑加入量越高，溫度越高降解速率越快。本發(fā)明產(chǎn)品催化效果顯著，時(shí)間短，用量少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)很多文獻(xiàn)報(bào)道的催化劑的催化效果，且可循環(huán)使用。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于水處理劑合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化石墨烯-氧化鑭-氫氧化鈷復(fù)合材料、合成方法及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】

有許多廢水處理技術(shù)，傳統(tǒng)的處理方法主要有：物理方法有吸附法、膜分離法、和離子交換法。生物處理方法有：白腐菌去除法、微生物吸附法、厭氧菌分解法。化學(xué)方法有：化學(xué)氧化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、電化學(xué)降解法、次氯酸鈉氧化法。光催化氧化法是較為常見(jiàn)的處理污水的方法。這些方法因投資大，成本高，處理效率低等原因，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的印染廢水處理技術(shù)已成為當(dāng)今環(huán)保行業(yè)關(guān)注的課題之一。

氧化石墨烯作為一種新型的單層碳原子厚度的二維材料，其表曲富含多種活性基團(tuán),主要包括大量的羥基、羧基、環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)在其表面，大大的提高了GO的溶解性，能夠有效的避免發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，使得其具備了一些優(yōu)異的物理、化學(xué)性能,其具有極大的比表面積，可以作為很多納米材料的載體,提高了納米催化劑的催化活性。這些卓越的性能使得(氧化)石墨烯基材料在光催化、高級(jí)氧化等水處理技術(shù)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

所以發(fā)明可回收的新型氧化石墨烯基金屬化合物復(fù)合材料催化劑成為新熱點(diǎn)。

(氧化)石墨烯基催化劑種類(lèi)很多，主要可分為4類(lèi)：

第一類(lèi)是(氧化)石墨烯-金屬?gòu)?fù)合材料催化劑，如與(氧化)石墨烯常復(fù)合的貴金屬納米粒子包括Au、Pt、Pd、Ag、Ru、Rh和Lr，此外，非貴金屬Fe、Cu、Ni、Co等也用到(氧化)石墨烯一金屬的復(fù)合材料制備中。

第二類(lèi)是(氧化)石墨烯-金屬氧化物復(fù)合材料催化劑，迄今為止已經(jīng)合成了多種(氧化)石墨烯基金屬化合物納米材料，包括與TiO₂、ZnO、SnO₂、MnO₂、CeO₂、Fe₃O₄、Co₃O₄、ZnFeO₄、Ag₃PO₄等復(fù)合材料。

第三類(lèi)是(氧化)石墨烯-金屬硫化物復(fù)合材料催化劑，已合成了(氧化)石墨烯基CdS、CuS等復(fù)合材料催化劑。

第四類(lèi)是(氧化)石墨烯-Bi系化合物復(fù)合材料催化劑，如(氧化)石墨烯基BiWO₆、BiVO₆、鹵

氧化Bi(BiOX，X＝F，Cl，Br，I)復(fù)合材料催化劑等。

但光催化技術(shù)仍有極大地局限性，需強(qiáng)光照射，極大地消耗能量。高級(jí)氧化技術(shù)是近年來(lái)很受人們關(guān)注的廢水處理新技術(shù)，廣義來(lái)說(shuō)，是通過(guò)自由基與水中的污染物發(fā)生氧化反應(yīng)來(lái)除去水中廢物的一系列反應(yīng)的總稱(chēng)。它利用反應(yīng)體系中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性自由基，使水體中有機(jī)污染物分解成小分子物質(zhì)，甚至礦化成CO₂、H₂O和相應(yīng)的無(wú)機(jī)離子，使污染物得到徹底的去除，而不是收集或者將有機(jī)物轉(zhuǎn)移至另外的相。由于自由基氧化能力很強(qiáng)，在一個(gè)過(guò)程中能同時(shí)除去水中的很多種有機(jī)物；還能殺滅水中的一些病毒起到消毒的作用；不會(huì)對(duì)要處理的水體帶來(lái)新的有毒物質(zhì)。根據(jù)體系中降解有機(jī)物自由基的不同，可將水處理的體系分為羥基自由基和硫酸根自由基的高等氧化技術(shù)。