[發明專利]一種光-芬頓催化劑及其制備方法和在水處理中的應用

在審

• 申請號: 202010528140.1
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111659440A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 趙輝;田成;梅劍;楊士建
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/72;C02F1/30;C02F103/34;C02F101/38;C02F101/34
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種光?芬頓催化劑及其制備方法和在水處理中的應用，屬于水處理技術領域。本發明提供了一種制備g?C₃N₄/Fe₂O₃復合物催化劑的方法，并利用該催化劑進行光?芬頓水處理。本發明先制得g?C₃N₄納米片，然后以硝酸鐵和碳酸氫銨為原料，對g?C₃N₄納米片進行復合改性得到g?C₃N₄/Fe₂O₃復合物。本發明方法制備得到的g?C₃N₄/Fe₂O₃光?芬頓催化劑，Fe₂O₃量子點通過定點沉積的方式負載到g?C₃N₄納米片表面，從而帶來了較多的催化活性位和較大的反應接觸面積，用于降解水中抗生素污染物時，催化性能優良，對抗生素污染物降解效率高，運行成本低，不會引起二次污染，具有廣闊應用前景。

技術領域

本發明涉及一種光-芬頓催化劑及其制備方法和在水處理中的應用，屬于水處理技術領域。

背景技術

近年來，抗生素對環境的污染問題變得日益嚴峻，在水體中頻繁檢測出抗生素的殘留。抗生素在水體的累積可誘發耐藥菌株的產生，導致微生物菌群發生改變，進而危害人類健康及生態安全。光-芬頓氧化技術主要是利用光激發加快Fe²⁺的再生及活化H₂O₂、H₂O、溶解氧等小分子進而加快活性氧自由基(·OH、·O₂^-等)的產生，以氧化降解有機污染物。該技術憑借著操作簡單、反應條件溫和、反應速率快、礦化效率高等優勢，在抗生素廢水治理領域展現出廣闊的應用前景。根據反應體系的相態，光-芬頓氧化技術分為均相和多相兩種。相比均相體系，多相光-芬頓體系具有能夠避免含鐵污泥的產生、催化劑易回收再利用等優勢，受到了研究者的高度重視。

赤鐵礦(Fe₂O₃)具有環境友好、結構穩定、成本低廉、無毒性且自然界中豐富存在等優勢。研究者發現，由于可提供較高的比表面積和較多的催化活性位，Fe₂O₃納米粒子是一種廣泛使用的光-芬頓催化劑。然而，這些Fe₂O₃納米粒子作為光-芬頓催化劑用于降解有機污染物仍存在一些問題：

(1)納米粒子催化劑由于具有較高的表面能，很容易發生團聚，進而減少了表面活性位，降低了對有機物的降解效能。

(2)由于Fe³⁺向Fe²⁺的轉化率較低，這些納米粒子作為光-芬頓催化劑的催化效率也有待進一步提高。

發明內容

[技術問題]

以Fe₂O₃納米粒子作為光-芬頓催化劑時，納米粒子催化劑由于具有較高的表面能，很容易發生團聚，進而減少了表面活性位，降低了對有機物的降解效能。此外，由于Fe³⁺向Fe²⁺的轉化率較低，Fe₂O₃納米粒子作為光-芬頓催化劑的催化效率也有待進一步提高。

[技術方案]