[發明專利]一種磁性LDO/CN復合催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110853112.1
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113559909A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 楊金帆;牛曉茹;李正晴;張素風
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/72;C02F101/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明提供了一種磁性LDO/CN復合催化劑及其制備方法和應用，將殼聚糖溶解于鹽酸溶液中，再加入二價金屬鹽和三價鐵鹽，充分溶解得到鹽溶液A；將氫氧化鈉溶于水中形成堿液B；將鹽溶液A滴加到堿液B中，滴加過程pH保持在10～11；滴加結束后，將得到的混合溶液加熱至60～80℃攪拌老化，得到固體沉淀物；將固體沉淀物洗滌至中性，干燥得到LDH/Cs固體；將LDH/Cs固體在氮氣保護下煅燒，得到磁性LDO/CN復合催化劑。制備方法簡單，減少金屬離子的流失，且易于回收。

技術領域

本發明涉及類芬頓催化劑制備技術領域，特別是涉及一種磁性LDO/CN復合催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

抗生素是對抗細菌感染的關鍵抗菌劑。四環素(TC)作為一種被廣泛應用于人畜疾病治療的抗生素藥物，通過類抗生素有機污染物的轉化和生物積累，造成了嚴重的水環境問題。這些有機污染物刺激耐藥細菌的產生對水體生態系統造成危害，嚴重破壞生態平衡。因此，去除四環素有機污染物是必不可少的。近年來，人們對TC的降解進行了廣泛的研究。典型的處理方法有物理吸附、超聲、電化學、光催化和高級氧化法(AOP)。以產生高反應性自由基為特征的高級氧化工藝(AOPs)因其對難降解污染物的降解和礦化效率高而被認為是一種很有前途的方法。硫酸根自由基(SO₄^-·)和羥基自由基(HO·)是AOPs產生的最強氧化物種?；诋a生SO₄^-·的AOPs在過去十年中受到了更多的關注。過一硫酸鹽(PMS)常用于生產這兩種SO₄^-·和HO·自由基，通過紫外線光、加熱、過渡金屬等活化。在各種方法中，過渡金屬活化因其有效可控的優點而得到了廣泛的應用。與離子形式的過渡金屬相比，利用固體金屬化合物活化PMS的多相催化工藝更具有實際應用前景，因為固體催化劑易于從水中分離。

其中，用于活化PMS的一種固體金屬化合物是水滑石，水滑石(Layered DoubleHydroxides，簡稱LDH)，是一種由二價和三價元素組成的雙金屬氫氧化物，化學通式為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^z+[A^n-]_z/n·mΗ₂O，可利用二價和三價可溶性金屬鹽在堿性條件下通過共沉淀法獲得。然而，直接使用納米水滑石粉末催化劑會引起以下問題：(1)團聚現象，催化劑有效活性面積下降，從而催化效率降低。(2)金屬流失，金屬離子的浸出導致活性組分減少，同時給水體帶來二次污染。(3)回收困難，粉末狀的水滑石在實驗室中需要離心或過濾得以回收利用，增加實際應用成本。以上這些問題極大限制了納米水滑石粉末的工業化應用。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種磁性LDO/CN復合催化劑及其制備方法和應用，制備方法簡單，減少金屬離子的流失，且易于回收。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種磁性LDO/CN復合催化劑的制備方法，將殼聚糖溶解于鹽酸溶液中，再加入二價金屬鹽和三價鐵鹽，充分溶解得到鹽溶液A；將氫氧化鈉溶于水中形成堿液B；將鹽溶液A滴加到堿液B中，滴加過程pH保持在10～11；滴加結束后，將得到的混合溶液加熱至60～80℃攪拌老化，得到固體沉淀物；將固體沉淀物洗滌至中性，干燥得到LDH/Cs固體；將LDH/Cs固體在氮氣保護下煅燒，得到磁性LDO/CN復合催化劑。

優選的，二價金屬鹽為硝酸鈷、硝酸鎳和硝酸錳中的一種；三價鐵鹽為硝酸鐵。

優選的，二價金屬鹽與三價鐵鹽的摩爾比為(2～5):1。

優選的，殼聚糖的質量與二價金屬鹽和三價鐵鹽的質量總和的比值為1：(0.5～2)。

優選的，堿液B中氫氧化鈉的濃度為0.01～0.2M。