[發明專利]一種氮摻雜類芬頓催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011492223.6
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112517042B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 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;C02F101/38;C02F101/36
• 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

本發明公開了一種氮摻雜類芬頓催化劑及其制備方法與應用，涉及水處理技術領域。本發明公開的氮摻雜類芬頓催化劑的制備方法包括如下步驟：首先，環糊精和銅源進行反應，反應后得到固體產物，然后將尿素加入固體產物懸浮液中進行反應，反應結束后，將反應產物進行烘干、焙燒，得到所述氮摻雜類芬頓催化劑。所述氮摻雜類芬頓催化劑對水中的有機污染物具有良好的降解效果，并且所述催化劑的穩定性較好，可重復使用，對過氧化氫的消耗量也很小，適于廣泛應用。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，尤其涉及一種氮摻雜類芬頓催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

淡水資源對于包括人類物種在內的所有生物的生存至關重要。但是，隨著工業的迅速發展，染料、農藥和其他有機污染物造成的水污染日益嚴重，極大地威脅著環境和人類健康。因此，迫切需要有效去除有機污染物。

幸運的是，已經開發了許多有效的處理方法來去除廢水中的有機污染物，如物理吸附、生物降解和膜分離。在這些處理中，先進的氧化工藝(AOPS)被認為是一種通過羥基自由基(·OH)分解有機染料來處理廢水污染的有力技術。芬頓工藝作為一種先進的氧化工藝，在工業廢水處理中得到了廣泛的應用。然而，經典的Fenton過程，包括污染物降解的均相和非均相反應，在中性條件下效率低，活性低，以及H₂O₂的消耗大，這些問題主要是由電子轉移速度的限制和H₂O₂的無效分解引起的。因此，在中性pH條件下，探索和開發一種高效的Fenton類催化劑在現階段引起了人們的廣泛關注。

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適用范圍廣、使用過程中不產生二次污染、H₂O₂無效分解率低的氮摻雜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：一種氮摻雜類芬頓催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將環糊精和銅源分散到溶劑中，攪拌，得到懸濁液A；

(2)待步驟(1)完成后，向懸濁液A中加入尿素，攪拌、蒸干，得到固體產物A；

(3)待步驟(2)完成后，將固體產物A烘干，研磨均勻，得到固體產物B；

(4)待步驟(3)完成后，將固體產物B進行焙燒，冷卻、洗滌、干燥后，得到所述氮摻雜類芬頓催化劑。

優選地，所述步驟(1)中，銅源為氯化銅、硝酸銅、醋酸銅和硫酸銅中的至少一種，銅源中銅離子與環糊精的摩爾比為(0.2-5)：1，溶劑為甲醇或乙醇。

優選地，所述步驟(1)中，銅源中銅離子與環糊精的摩爾比為2:1。本發明申請人通過多次實驗驗證，以該配比制備出來的氮摻雜類芬頓催化劑在對水中的有機污染物進行處理的過程中具有最佳降解效果。

優選地，相對于50-100mL溶劑，尿素的添加量為1-15g。

優選地，相對于60mL溶劑，尿素的添加量為8g。

優選地，所述步驟(2)中，蒸干溫度為60-90℃。

優選地，所述步驟(3)中，烘干溫度為50-80℃，烘干時間為8-24h。

優選地，所述步驟(3)中，烘干溫度為60℃，烘干時間為12h。

優選地，所述步驟(4)中，在惰性氣體或氮氣下對固體產物B進行焙燒，焙燒分為兩段，第一段：焙燒溫度為300-600℃，焙燒時間為1-5h，第二段：焙燒溫度為600-1000℃，焙燒時間為1-5h，焙燒升溫速率為5℃。