[發明專利]一種FeOOH/Fe3

有效

• 申請號: 202110363753.9
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113209981B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 陳礪;肖陽;嚴宗誠
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/888
• 分類號: B01J23/888;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種FeOOH/Fe₃O₄/WO₃/TiO₂光芬頓催化膜及其制備方法與應用。該方法包括以下步驟：(1)對鈦基體進行打磨、清洗、干燥；(2)配制含有磷鎢酸、亞鐵氰化鉀、磷酸鈉的堿性電解液；(3)利用等離子體電解氧化技術在鈦基體表面制備載體膜；(4)配置硝酸鐵溶液作為浸漬液；(5)將步驟(3)中制得的載體膜放入浸漬液中浸漬，取出烘干、煅燒，得到光芬頓催化膜。將本發明制得的光芬頓催化膜用于光助非均相芬頓反應，實現苯酚的催化降解，有較高的可見光利用效率和催化效率。本發明的光芬頓催化膜具有活性組分含量高、原料與工藝綠色環保、制備操作簡單、催化性能佳等優點，應用前景較好。

技術領域

本發明屬于膜催化領域，具體涉及一種FeOOH/Fe₃O₄/WO₃/TiO₂光芬頓催化膜及其制備方法與應用。

背景技術

等離子體電解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation，PEO)是一種在陽極氧化的基礎上發展而來的，對于閥金屬(Valve Metals，如Al、Ti、Mg等)在放電狀態下的表面處理技術。理論上，只要是溶液可及之處，運用該技術，均可在閥金屬表面原位生成結合力強、厚度范圍可控、耐腐蝕、耐磨損的氧化陶瓷膜。其膜層具有表面發達、生物相容性、耐高溫、形貌和組分易于調控等特點，等離子體電解氧化技術作為一種功能性涂層制備方法，在光催化領域有良好的應用潛力。但是，該技術也存在催化膜層組分單一，活性成分含量較低，催化應用受限，催化效果不佳等不足。

非均相類芬頓催化技術，作為芬頓氧化法基礎上發展而來的一種高級氧化技術(Advanced Oxidation Process，簡稱AOP)，采用含鐵固體物質或載體固定鐵離子作為催化劑，與過氧化氫混合，在一定pH下產生的強氧化性羥基自由基來氧化降解難生物處理的有機污染物。該技術克服了均相芬頓氧化法產生大量難處理含鐵污泥的缺點，但同時也面臨過氧化氫利用效率低、催化降解效率不高、粉體催化劑分離回收困難等問題。

光芬頓催化膜，將光催化膜層與非均相芬頓催化劑相結合，有效提升催化效率的同時，也避免了粉體催化劑分離回收困難的問題。等離子體電解氧化的后處理技術，作為對膜層的調整改善技術，可以有效增加所需活性組分的含量，改變膜層形貌，從而提升膜層催化性能。鑒于此，本發明介紹了一種在鈦基體表面，將等離子體電解氧化技術與浸漬-煅燒技術耦合，制備多組分復合光芬頓催化膜的方法。制備出的膜層與基體結合能力強，催化活性高，易于回收。

現有技術存在以下不足：①膜層制備過程需要用到的鑄膜液成分復雜：聚乙烯毗咯烷酮、聚乙二醇、氯化埋、氯化按、硝酸鈉或四氫吠喃等添加劑、PVDF 粉末、鐵的化合物。其中一些有機試劑具有毒性、難以降解，不夠綠色環保。②制備的催化膜層僅發生非均相芬頓反應，且膜層中大量組分并不具備催化活性，對廢水處理中有機物降解的效率有限(張瑛潔,馬軍,李莉,張麗,劉國瑞,劉增賀.一種類芬頓催化膜的制備方法[P].黑龍江：CN102029190A,2011-04-27.)。

發明內容

本發明的目的是針對等離子體電解氧化催化膜的催化效率低、現有類芬頓催化劑回收困難這兩個問題，提供了一種簡單可靠的FeOOH/Fe₃O₄/WO₃/TiO₂光芬頓催化膜及其制備方法與應用。

本發明通過選用堿性復合電解液，控制等離子體電解氧化工藝參數，制備出多孔的載體膜層，并采用浸漬-煅燒的方法在載體膜表面負載羥基氧化鐵，最終獲得一種鐵含量高、光催化性能佳、結構良好的復合光芬頓催化膜。

本發明的膜層制備采用等離子體電解氧化技術，電解液成分簡單，以三種鹽(磷鎢酸、亞鐵氰化鉀、磷酸鈉)為溶質，以去離子水為溶劑。膜層的后處理采用浸漬-煅燒技術，浸漬液以硝酸鐵為溶質，以去離子水為溶劑。膜層制備使用的原料無毒無害，工藝簡單，整個過程綠色環保。