[發明專利]一種多相催化劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202011393214.1
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112371183B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 胡春;呂來;曹文銳;韓沐恩
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C02F1/72;C02F101/38;C02F101/30
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明公開了一種多相催化劑的制備方法，涉及催化劑技術領域。本發明所述多相催化劑的制備方法，包括如下步驟：(1)制備氮化碳納米片：將尿素焙燒，得到氮化碳納米片；(2)將鹽酸多巴胺、步驟(1)中制備得到的氮化碳納米片和Fe源依次加入磷酸緩沖液中，攪拌溶解，超聲，得到混合液A；(3)將步驟(2)中制備得到的混合液A在20?25℃下攪拌5h以上，得到固體產物B；(4)將步驟(3)中制備得到的固體產物B，洗滌、干燥，得到固體產物C；(5)將步驟(4)中制備得到的固體產物C在惰性氣體下焙燒，降溫后得到所述多相催化劑。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，尤其是一種多相催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

隨著石油化工、農藥、醫藥等產業的高速發展，不同種類的生產廢水和生活污水尚未達標，便直接排入了地表水體，導致了嚴重的水污染，加劇了水資源短缺的矛盾，嚴重影響到居民飲水安全和身體健康。在現有高級氧化水處理技術中，均相芬頓反應(Fe²⁺+H₂O₂)因其反應中Fe²⁺能迅速活化H₂O₂，產生強氧化性的^·OH而廣泛應用于水中難降解有機污染物的降解，以提高廢水可生化性。然而，在實際工程中，該技術因反應條件苛刻，pH適用范圍窄(2～3)、反應后產生鐵泥等缺陷而面臨諸多限制。因此，有必要進行多相芬頓催化劑的研發。經研究發現，多相芬頓反應不僅具有高效的污染物降解能力，而且能克服經典的均相芬頓反應所存在的諸多瓶頸，實現活性組分固載化，使催化劑易于回收，可大大降低水處理的成本。

然而，多相芬頓催化劑目前仍存在催化劑穩定性較低以及H₂O₂利用率較低等問題。有學者發現，通過“金屬-載體”間的原位摻雜可使活性組分與載體發生絡合，提高催化劑的穩定性。但在傳統的絡合方法中，催化劑的活性組分容易包裹在催化劑內部結構中，無法充分與H₂O₂和污染物接觸。此外，在反應過程中過量的H₂O₂會被產生^·OH氧化，產生超氧自由基(^·O₂^-)，并且^·O₂^-在體系中最終被分解為O₂，導致其有效利用率低，造成浪費。

發明內容

基于此，本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處而提供一種使用聚多巴胺修飾氮化碳載體絡合活性組分(Fe)，同時，操作簡便、成本低，制得的催化劑催化性能穩定的多相催化劑的制備方法。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：一種多相催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備氮化碳納米片：將尿素焙燒，得到氮化碳納米片；

(2)將鹽酸多巴胺、步驟(1)中制備得到的氮化碳納米片和鐵源依次加入磷酸緩沖液中，攪拌溶解，超聲，得到混合液A；

(3)將步驟(2)中制備得到的混合液A在20-25℃下攪拌5h以上，得到固體產物B；

(4)將步驟(3)中制備得到的固體產物B，洗滌、干燥，得到固體產物C；

(5)將步驟(4)中制備得到的固體產物C在惰性氣體下焙燒，降溫后得到所述多相催化劑Fe-GP@CN。

本發明提供了一種Fe表面修飾碳氮納米片催化劑的合成方法。用尿素制備氮化碳、鹽酸多巴胺(PDA)作為碳源，FeCl₃作為鐵源，通過自聚合及高溫焙燒過程合成目標催化劑。