[發明專利]一種亞鐵摻雜Fe-MOFs類芬頓催化劑的制備方法、產品及應用

在審

• 申請號: 202011056554.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112206828A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 余德游;楊濤語;吳明華;徐李聰;李超
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 黃燕

本發明提供一種亞鐵摻雜Fe?MOFs類芬頓催化劑的制備方法、產品及應用，其中制備方法包括如下步驟：將有機配體溶解于溶劑中，得到有機配體溶液；將三價鐵鹽和亞鐵鹽的混合金屬鹽加入到有機配體溶液中，攪拌均勻,得到亞鐵摻雜Fe?MOFs類芬頓催化劑前驅體混合溶液；將混合溶液進行溶劑熱反應，隨后固液分離，固相烘干，得到亞鐵摻雜Fe?MOFs類芬頓催化劑。該亞鐵摻雜Fe?MOFs類芬頓催化劑可以提高對類芬頓傳質吸附和催化分解速率以及催化類芬頓氧化降解、礦化水中有機污染物的效率。其應用于有機廢水污染處理領域，可以提高Fe?MOFs的催化類芬頓活性，促進類芬頓反應的分解速率，增強水中有機污染物的去除。

技術領域

本發明屬于有機廢水污染強化處理技術領域，具體涉及一種亞鐵摻雜Fe-MOFs類芬頓催化劑的制備方法、產品及應用。

背景技術

近年來，人們對于綠色化學、綠色生活的呼聲越來越高，工業水污染問題變得日益尖銳。工業廢水不同于常規生活廢水，其主要含有大量有機助劑類和中間體以及部分有機小分子化合物，具有成分復雜、化學穩定性好、生物難降解等突出特性。以高級氧化法為代表的深度處理技術，其體系可形成氧化活性更高的·OH物種，其降解有機物的反應能力和速率與傳統直接氧化相比大幅提高，可達到徹底氧化大分子有機物的目的。所以，高級氧化法是針對印染廢水深度處理行之有效的途徑之一。

芬頓技術作為高級氧化法的一種，通過過氧化氫與亞鐵離子的結合，可對許多種類有機物起到優良的氧化效果。芬頓技術在20世紀70年代得到了迅速發展，開始被研究應用于在工業廢水處理領域。現今，以過氧化氫為主體的高級氧化法的研究已經十分豐富，在傳統芬頓試劑和傳統芬頓反應方法上的改良和創新是目前研究的熱點所在。

然而，在水污染控制領域，采用傳統芬頓反應時，存在限于強酸環境較窄的pH工作范圍，以及反應伴隨大量鐵泥的產生等問題。因此，為了解決傳統芬頓這些反應中的弊端，提高芬頓反應高級氧化法的經濟效益，發展了非均相芬頓(類芬頓)反應較好的策略，即不同于金屬鹽這一傳統(均相)芬頓催化劑，采用不溶于反應體系的過渡金屬氧化物、鐵基金屬有機框架材料以及一些非金屬碳材料作為催化劑。在類芬頓高級氧化技術中因能有著更廣的pH工作范圍，更好的提高過氧化氫利用率、氧化效能和經濟效益，備受人們的青睞。

對于類芬頓高級氧化法而言，最為重要的是催化劑。過渡金屬(氫)氧化物，如Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeOOH、Al₂O₃、MnO₂、和Fe(II)O₂等常被用作類芬頓反應的催化劑。而這些催化劑存在金屬離子析出、比表面積較低、傳質能力較弱等問題，導致催化效率難以有效提升。

鐵基金屬有機框架(Fe-MOFs)材料，如MIL-53(Fe)、MIL-88A(Fe)、MIL-88B(Fe)、MIL-100(Fe)和MIL-101(Fe)是一類新型的類芬頓催化劑，它們穩定性良好，金屬離子析出率低，活性位點分布均勻且豐富，有著優秀的傳質能力，可作為一種具有良好應用前景的新型類芬頓催化劑。但是，這類催化劑因鐵氧節點的固有結構，其非均相芬頓性能受到Fe(III)(三價鐵)/Fe(II)(亞鐵)相對較低的氧化還原循環速率和配位不飽和金屬中心密度的限制，仍存在有機物污染物的去除效率和礦化能力較不理想的問題。

發明內容

針對新型Fe-MOFs因其鐵氧節點的固有結構，存在相對較低的Fe(III)/Fe(II)氧化還原循環速率和配位不飽和金屬中心密度不夠豐富，對工業廢水中有機污染物的去除和礦化效率不高等問題，本發明目的在于提供一種Fe(II)摻雜Fe-MOFs類芬頓催化劑的制備方法。

本發明的目的在于：提供一種上述方法制備的Fe(II)摻雜Fe-MOFs類芬頓催化劑產品；提供一種上述產品的應用。

本發明目的通過下述方案實現：