[發明專利]一種固相類芬頓催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011492221.7
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112517041B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 胡春;廖威翔;呂來
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/72;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 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

本發明公開了一種固相類芬頓催化劑及其制備方法與應用，屬于水處理技術領域。本發明公開的固相類芬頓催化劑的制備過程包括中性苯胺鹽酸鹽溶液的制備、苯胺鹽酸鹽與聚丙烯腈的反應，兩種原料反應后得到固體產物，將固體產物分散在溶劑中后添加銅源，可制備得到銅絡合二維氮摻雜類石墨烯包覆零價銅固體類芬頓催化劑。本發明公開的固相類芬頓催化劑具有良好的催化活性，在pH值為5?9的溶液中均具有較高的催化活性，并且多次使用后催化降解能力依然保持較高水平，適于廣泛應用。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，尤其涉及一種固相類芬頓催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

隨著工業的發展，地下水和地表水的污染越來越嚴重，尤其是芳香污染物，對水生生物和人類健康造成極大危害。高級氧化工藝(AOPS)，利用高活性自由基去除芳香污染物，被認為是最常見的水處理方法。在各種AOPS中，非均相類芬頓(Fenton)催化氧化工藝被認為是一種去除芳香污染物的更有效的方法。因為不同類型廢水的pH值范圍較寬，而氧化鐵基芬頓催化劑表面的Fe²⁺/Fe³⁺僅在低pH值(＜4)條件下具有高活性。

最近，研究人員專注于改進鐵基催化劑，或者研發可替代鐵基催化劑的新型催化劑，旨在提高中性環境中催化劑的催化能力。目前，銅基催化劑的研究相對較多，如CuFeO₂、CuO-Fe₃O₄、CuO、TiO₂-Cu₂O和Cu₂O等，由于其優異的表面反應活性和催化活性，可在中性環境中降解多種有機污染物。雖然它們可以在中性環境中降解有機物，但以下兩個缺點也是顯而易見的：一方面，它們對銅的浸出是不穩定的；另一方面，它們與H₂O₂的反應活性可能被廢水中含有大量羥基和羧基官能團的天然有機物抑制。因此，如何進一步改進銅基催化劑是現階段的研究重點。

發明內容

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具有更強有機污染物催化降解作用及高H₂O₂利用率的銅絡合二維氮摻雜類石墨烯包覆零價銅固相類芬頓催化劑及其制備方法與應用。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：一種固相類芬頓催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將苯胺鹽酸鹽加入去離子水中，調節pH值為7，得到溶液A；

(2)待步驟(1)完成后，向溶液A中加入聚丙烯腈，攪拌，反應完成后以去離子水或乙醇清洗到清洗液呈中性，得到固體產物A；

(3)待步驟(2)完成后，將固體產物A分散到去離子水中，再加入銅源，攪拌，得到懸濁液A；

(4)待步驟(3)完成后，調節懸濁液A的pH值為9，在50-80℃下蒸干液體，得到固體產物B；

(5)待步驟(4)完成后，將固體產物B烘干，然后研磨均勻；

(6)待步驟(5)完成后，對研磨均勻的固體產物B進行焙燒，然后自然冷卻、洗滌、干燥后得到所述固相類芬頓催化劑。

優選地，苯胺鹽酸鹽與聚丙烯腈的質量比為(0.2-5)：1。

優選地，苯胺鹽酸鹽與聚丙烯腈的質量比為3:1。本發明申請人通過多次實驗驗證，以所述比例添加反應物，制備出的固相類芬頓催化劑具有最優的綜合性能。

優選地，所述步驟(1)中，調節pH值的試劑包含氨水、碳酸氫鈉、碳酸鈉中的至少一種。

優選地，所述步驟(2)中，反應時間為1-3h，反應溫度為50-90℃。

優選地，所述步驟(2)中，反應時間為2h，反應溫度為70℃。