[發(fā)明專利]FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑及其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112675852B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 張國亮;李雄
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;C02F1/461;C02F1/467;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟

本發(fā)明提供一種FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑，所述FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑按如下方法制備：將三氯化鐵和十二烷基硫酸鈉的混合水溶液與粒徑為100～500nm的黑滑石粉混合均勻，將所得黑滑石分散液轉移到水熱反應釜中，150～200℃下反應2～4h，自然冷卻至室溫，去離子水洗滌，離心、干燥，即得所述FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑；本發(fā)明的FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑作為電芬催化劑對酸性大紅展現(xiàn)出良好的降解效果，是一種低成本的綠色高效異相催化劑。

技術領域

本發(fā)明屬于類芬頓催化劑制備領域，涉及一種FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑及其制備方法及其應用。

背景技術

粘土礦物在自然界含量高，是一種及其重要的自然資源，與地球上的生命起源息息相關，一直以來，在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮中不可或缺的重要作用。黑滑石是一種層狀富鎂硅酸鹽，由于內含有機質碳，因而黑滑石一般呈現(xiàn)黑色或者灰黑色。黑滑石作為粘土礦物的一種，在我國儲量十分豐富，分布廣泛。主要產(chǎn)地有，江西廣豐、遼寧海域、重慶南桐、湖南保靖、甘肅金塔、廣東平遠、四川豐都、廣西上林、湖北鐘祥等地。2009年，江西省國土廳勘測顯示，廣豐境內黑滑石總儲量超過10億噸，居于世界首位。盡管我國黑滑石資源儲量豐富，但是開發(fā)利用程度不高，應用領域窄，有些地方甚至仍然以低價變賣原礦為主。目前，黑滑石主要用于陶瓷工業(yè)原料、塑料制品，橡膠制品填料、涂料填料等一些傳統(tǒng)低端行業(yè)。而在陶瓷中的應用中，需要先進行煅燒增白，以達到普通白滑石的工業(yè)應用標準，仍然是一種高能耗，低水平的加工方式。此外，產(chǎn)品結構不合理，煅燒產(chǎn)品存在工藝落后、裝備不合理，煅燒的超白產(chǎn)品已失去滑石的礦物結構和性能，使其應用范圍受到了限制，產(chǎn)品的附加值較低。黑滑石層間有機質碳是一種“類石墨烯”碳層，由于其特殊的碳質插層結構，使得它的導電性、比表面積以及吸附性能都優(yōu)于普通的白滑石，具有較大的潛在應用價值。除了煅燒作為制備陶瓷的原料或者作為塑料、橡膠等的填料之外，更應該根據(jù)黑滑石的性質特點，拓展其應用領域。因此，加快黑滑石深加工產(chǎn)品的研制開發(fā)，挖掘黑滑石潛在應用，提高黑滑石產(chǎn)品的附加值勢在必行。

芬頓反應是通過Fe²⁺和H₂O₂反應生成強氧化性的·OH，因而是廢水處理的一種有效方法。然而，均相芬頓反應對pH要求比較嚴格，一般在pH小于4的條件下才能取得較好的效果。并且，催化劑無法回收利用，反應中容易形成大量的鐵泥，增加了成本。因此，開發(fā)性能優(yōu)異的異相催化劑成為研究者們關注的焦點。目前，制約異相催化劑應用的主要問題還是制備成本過高，催化效率有限。因此，選用價格低廉，來源廣泛的粘土材料作為載體制備異相催化劑，為降低成本，推動其實際應用具有重要意義。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術中均相Fenton催化劑pH應用范圍窄，容易形成鐵泥，且難以回收的問題，本發(fā)明提供一種以黑滑石為功能載體，在其表面生長FeOOH的FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑的制備及其應用，拓展了黑滑石的用途。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明提供一種FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑，所述FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑按如下方法制備：將三氯化鐵和十二烷基硫酸鈉混合水溶液與粒徑為100～500nm的黑滑石粉(江西廣豐)混合均勻，得黑滑石分散液；將所得黑滑石分散液轉移到水熱反應釜中，150～200℃下反應2～4h，自然冷卻至室溫，去離子水洗滌，離心、干燥，即得所述FeOOH陣列/黑滑石異相電芬頓催化劑；所述三氯化鐵和十二烷基硫酸鈉混合水溶液中，三氯化鐵的濃度為0.05～0.15mmol/mL，十二烷基硫酸鈉的濃度為0.01～0.1mg/mL；所述三氯化鐵和十二烷基硫酸鈉混合水溶液的體積以黑滑石粉的質量計為30～200mL/g。

進一步，所述黑滑石粉按如下方法制備：將黑滑石原礦用去離子水清洗，經(jīng)過粉碎、球磨、去離子水洗滌、離心、干燥后得到100～500nm黑滑石粉。