[發明專利]高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110158114.9
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112958090B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 孫國英;張欣宇;趙振波;李彥禹;魏珊珊;郭一丹
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J35/10;B01J37/02;B01J37/08;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 周蕾

本發明涉及一種高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑及其制備方法和應用，所述鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑的結構表達式為Fe/Cu?MMT，是通過浸漬和煅燒兩步法成功制備了鐵銅負載蒙脫土非均相芬頓催化劑。本發明的高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑，通過吸附和降解的協同作用，對羅丹明B的去除效率可在90分鐘內達到98％。在連續10個循環后，去除效率仍高達87％，表明本發明的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑具有高催化活性、出色的穩定性和可重復使用性。本發明提供的高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑不僅可以用于降解羅丹明B，同時也可以降解甲基橙和甲基藍等，表明本發明的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑具有出色的染料適用性。

技術領域

本發明涉及一種催化劑，具體涉及一種高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著制造業的飛速發展，許多合成染料被廣泛應用于紡織、印刷、造紙、制藥和食品工業，這些染料具有很高的毒性并能抵抗自然生物降解。它們不僅破壞水生物的生存環境，而且威脅人類健康。目前，處理含有這些染料的廢水的方法主要包括：物理吸附、膜過濾、可生物降解、光催化和絮凝等。與物理方法相比，Fenton系統不僅實現了染料的完全礦化，而且具有高效、環保和非選擇性的優點。Fenton反應的原理是產生的羥基自由基會破壞有機化合物的結構，從而使染料完全礦化為H₂O、CO₂和環境友好的小分子無機酸。然而，經典的Fenton系統也存在一些缺點，例如反應pH范圍狹窄，鐵泥的產生以及難以回收利用，這些缺點限制了其應用。為了克服這些缺點，研究者們已經開發出了非均相Fenton催化劑，它是有效且穩定的固體催化劑。

非均相Fenton催化劑的載體有活性氧化鋁、沸石、二氧化硅、氧化石墨烯等。然而，這些載體的起始材料昂貴且不易獲得。相反，粘土是天然、豐富、廉價和環境友好的，這使其成為催化劑載體的良好選擇。此外，粘土還具有豐富的非均相Fenton催化劑負載優勢，例如比表面積大，孔結構豐富，成本低，易于獲得且在自然界中分布廣泛。過去幾年中，研究者們已經對單金屬負載的粘土非均相Fenton催化劑進行了大量研究，例如鐵負載的膨潤土用于在光Fenton下降解偶氮染料X-3B，鋁負載的商業膨潤土用以降解苯酚等。相比之下，雙金屬非均相Fenton催化劑中的雙金屬離子可以促進彼此的氧化還原反應，從而使整個反應速度平穩，提高整體降解效率。目前已有的雙金屬非均相Fenton催化劑如：La-Fe非均相Fenton催化劑用于去除羅丹明B和亞甲基藍，去除率分別為97％和96％；Zn-Fe-CNT用于催化降解磺胺甲惡唑；Mg-Fe/LDH用于在類Fenton反應中降解甲基橙等。但是除了催化劑的催化活性之外，它的可重復使用性和低成本仍然是要解決的問題。然而現有的非均相Fenton催化劑因可重復使用性差和成本高的缺點難于在工業中應用。因此本發明想開發一種具有高催化活性，良好的可重復使用性，低成本和制備方法簡單的非均相芬頓催化劑。

發明內容

本發明要解決現有技術中的技術問題，提供一種具有高催化活性、良好可重復使用性、低成本、制備過程簡單的高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑及其制備方法和應用。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

本發明提供一種高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑，其結構表達式為Fe/Cu-MMT。

在上述技術方案中，所述高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑的Fe和Cu含量分別為3.02wt％和1.97wt％。

在上述技術方案中，所述高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑的BET比表面積和平均孔直徑分別為224.66m²·g^-1和5.62nm。

本發明還提供一種高效穩定的鐵銅蒙脫土非均相芬頓催化劑的制備方法，包括以下步驟：