[發明專利]硅溶膠改性臭氧催化氧化材料及制備方法

有效

• 申請號: 202110499753.1
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113145110B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 張敏敏;姚勇;張兵兵;李科褡;韋福建;李劍;武曉;張凱舟;楊敬葵;靳進波;秦舒浩;丁曉艷;秦青青;任露露;楊園園;雷婷
• 申請（專利權）人: 貴州省材料產業技術研究院
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;C02F1/72;C02F1/78
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 廖文麗;柯海軍

本發明涉及硅溶膠改性臭氧催化氧化材料及制備方法，屬于臭氧催化劑的技術領域。本發明的硅溶膠改性臭氧催化氧化材料以硅烷改性生物炭為基體，用硅溶膠對硅烷改性生物炭進行改性，再將多巴胺改性的二氧化錳負載在硅溶膠處理后硅烷改性生物炭上，煅燒得到硅溶膠改性臭氧催化氧化材料。本發明的臭氧催化氧化材料，吸附能力強，能夠充分利用臭氧，提高臭氧催化氧化污染物的效率，同時過渡金屬氧化物具有良好的臭氧分解能力，避免臭氧的二次污染。本發明的制備方法簡單可行。

技術領域

本發明涉及硅溶膠改性臭氧催化氧化材料及制備方法，屬于臭氧催化劑的技術領域。

背景技術

臭氧催化氧化技術是一種高效的廢水深度處理技術，是近年來污水處理領域內的應用熱點。與臭氧作為單獨氧化劑相比，臭氧在催化劑的作用下形成的[·OH]與有機物的反應速率更高，氧化性更強，幾乎可以氧化所有的有機物。

催化劑可以利用臭氧的強氧化性將水中的有機物直接氧化為CO₂和H₂O，或者將大分子有機物氧化分解成小分子，使其更容易被降解。目前的臭氧催化劑分為均相催化劑和多相臭氧催化劑，均相催化劑混溶于水，導致其易流失、不易回收并產生二次污染，運行費用較高，增加了水處理成本。多相臭氧催化劑以固態存在，易于與水分離，二次污染少，應用更廣泛。

然而目前的多相臭氧催化劑主要是金屬氧化物、負載于載體上的金屬或金屬氧化物以及具有較大比表面積的孔材料，這些催化劑的催化活性主要表現對臭氧的催化分解和促進羥基自由基的產生，吸附能力、催化效率有待進一步提高。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種硅溶膠改性臭氧催化氧化材料。

為達到本發明的第一個目的，所述硅溶膠改性臭氧催化氧化材料以硅烷改性生物炭為基體，用硅溶膠對硅烷改性生物炭進行改性，再將多巴胺改性的二氧化錳負載在硅溶膠處理后硅烷改性生物炭上，得到硅溶膠改性臭氧催化氧化材料。

本發明所述硅烷改性生物炭可以為現有的硅烷改性生物炭，例如申請號為CN2019104571762，公開的硅烷硅烷改性生物炭。

在一種具體實施方式中，所述硅烷改性生物炭占臭氧催化氧化材料的30～70wt％，硅溶膠占臭氧催化氧化材料的10～50wt％，多巴胺改性的二氧化錳占臭氧催化氧化材料的質量分數為5～40wt％，優選硅烷改性生物炭占臭氧催化氧化材料的30～40wt％，硅溶膠占臭氧催化氧化材料的30～40wt％，多巴胺改性的二氧化錳占臭氧催化氧化材料的質量分數為20～40wt％。

在一種具體實施方式中，所述多巴胺改性的二氧化錳中多巴胺和二氧化錳的質量比是0.5～1.5：0.5～1.5。

在一種具體實施方式中，所述臭氧催化氧化材料的制備方法包括：

1)硅溶膠改性的硅烷改性生物炭制備：將硅溶膠加入水中攪拌2～6小時，得到水解后的硅溶膠，再將干燥的硅烷改性生物炭加入到水解后的硅溶膠中混勻；

多巴胺改性的二氧化錳制備：將多巴胺加入到1.5～3wt％的堿溶液中混勻，然后再加入干燥的二氧化錳混勻；

2)最后將硅溶膠改性的硅烷改性生物炭加入多巴胺改性的二氧化錳溶液中混勻，干燥得固體；

3)將步驟2)所述固體壓制成型，煅燒制得硅溶膠改性臭氧催化氧化材料。

步驟1)中硅烷改性生物炭需要在真空干燥后，再加入到水解后的硅溶膠中，二氧化錳同樣需要真空干燥后，加入到含水的溶液中，干燥的目的都是為了準確的確定硅烷改性生物炭，二氧化錳的投加量。如果可以通過計算，例如已知硅烷改性生物炭的含水量、二氧化錳的含水量，可計算干燥后的硅烷改性生物炭、二氧化錳的質量，也可以不用干燥，直接通過計算準確控制兩者的量。

為了便于操作，準確測量硅溶膠改性的硅烷改性生物炭、多巴胺改性的二氧