[發明專利]一種鐵錳氧體-金納米催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202011434768.1
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112569964B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 秦湘斌;秦蕾;郭建桂
• 申請（專利權）人: 重慶工商大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/34;B01J37/16;B82Y20/00;B82Y30/00;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/38;C02F101/34
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發明公開了一種鐵錳氧體?金納米催化劑及其制備方法，該鐵錳氧體?金納米催化劑包括鐵錳氧體、納米金顆粒和負價金離子，納米金顆粒和負價金離子共同沉積在鐵錳氧體表面。其制備方法包括以鐵錳氧體、超純水和Au³⁺溶液為原料制備鐵錳氧體?Au³⁺分散液；對鐵錳氧體?Au³⁺分散液進行還原反應制得催化劑。本發明鐵錳氧體?金納米催化劑具有經濟效益好、穩定性好、催化活性高、重復利用性能好、易于回收利用等優點，是一種可以廣泛使用的經濟型芬頓催化劑，能夠高效降解去除環境中的有機污染物，有著很好的應用價值和應用范圍。同時，本發明制備方法具有原料來源廣、成本低廉、無需特殊設備等優點，適合于大規模制備，有利于工業化生產。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，涉及一種鐵氧體-金納米催化劑及其制備方法，具體涉及一種鐵錳氧體-金納米催化劑及其制備方法。

背景技術

光芬頓技術是在傳統芬頓反應的基礎上發展起來的，是一種利用太陽光等自然能源作為輔助能源，從而對水體中的有機污染物進行高效降解的新型高級氧化技術。均相光芬頓反應中，Fe²⁺催化過氧化氫(H₂O₂)產生具有強氧化性的活性自由基(羥基自由基，·OH)，對水體中的有機污染物進行氧化，從而達到降解有機污染物的目的，反應利用光源作為輔助，促進Fe²⁺的還原再生，以減少污泥的產生，實現對催化劑的重復利用。但是，均相光芬頓反應中存在Fe²⁺再生效率低、可適應的pH范圍窄等缺陷，這限制了其進一步應用。因此，研究者們發展了非均相光芬頓技術，以含Fe固體催化劑作為芬頓試劑，促進H₂O₂分解產·OH，在光存在時，Fe²⁺在催化劑表面得到再生，同時由于固體催化劑穩定的結構而擴大其pH適應范圍。在這種情況下，發展一種制備簡單、高效、綠色安全的非均相光芬頓催化劑是該技術能實際應用的前提條件。

鐵錳氧體(MnFe₂O₄，MFO)是一類良好的光芬頓材料，但是它易沉聚、對光的吸收利用率較低、光芬頓催化活性較低等缺陷，這也限制了其在非均相光芬頓催化領域中的廣泛應用。因此，尋找合適的方法提高MFO的光芬頓活性對發展高效的非均相光芬頓催化材料并將其應用于水體有機污染的處理具有十分重要的意義。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種經濟效益好、穩定性好、催化活性高、重復利用性能好、易于回收利用的鐵錳氧體-金納米催化劑及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種鐵錳氧體-金納米催化劑，所述鐵錳氧體-金納米催化劑包括鐵錳氧體、納米金顆粒和負價金離子，所述納米金顆粒和負價金離子共同沉積在鐵錳氧體表面。

上述的鐵錳氧體-金納米催化劑，進一步改進的，所述鐵錳氧體-金納米催化劑中納米金顆粒和負價金離子的總含量為1.15wt％～3.92wt％。

上述的鐵錳氧體-金納米催化劑，進一步改進的，所述鐵錳氧體為納米顆粒，粒徑為20nm～100nm。

作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種上述的鐵錳氧體-金納米催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1、將鐵錳氧體與超純水混合，超聲，加入Au³⁺溶液，攪拌，得到鐵錳氧體-Au³⁺分散液；

S2、將步驟S1中得到的鐵錳氧體-Au³⁺分散液置于光照條件下進行還原反應，通入N₂去除溶液中的O₂，同時加入犧牲劑，繼續反應，過濾，清洗，干燥，得到鐵錳氧體-金納米催化劑。

上述的制備方法，進一步改進的，步驟S1中，所述鐵錳氧體的制備方法包括以下步驟：