[發(fā)明專利]一種基于金屬有機(jī)配體的銅氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111328686.3
• 申請(qǐng)日: 2021-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN113893882B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東亞;關(guān)澤宇;左詩語;朱怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 韋漢

本發(fā)明特別涉及基于金屬有機(jī)配體的銅氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，方法包括：將均苯三甲酸和三水合硝酸銅在溶劑中進(jìn)行混合，后進(jìn)行烘干，得到銅基金屬有機(jī)配體材料；將所述銅基金屬有機(jī)配體材料進(jìn)行加熱反應(yīng)，得到基于金屬有機(jī)配體結(jié)構(gòu)的銅氧化物催化劑；采用均苯三甲酸和三水合硝酸銅為原料進(jìn)行反應(yīng)，得到了基于金屬有機(jī)配體的高效、Cusupgt;2+/supgt;/Cusupgt;+/supgt;有效循環(huán)、核殼電子傳輸快、協(xié)同自由基/非自由基的銅氧化物，解決了目前銅氧化物的表面活性位點(diǎn)少、電子傳輸受限、Cusupgt;2+/supgt;/Cusupgt;+/supgt;的循環(huán)速率受限制等缺陷的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于金屬有機(jī)配體的銅氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

水相中有機(jī)污染這一環(huán)境問題嚴(yán)重威脅著人類的生命健康，受到全世界各國(guó)的高度重視。針對(duì)水相中的各類難降解污染物，我國(guó)出臺(tái)了相關(guān)環(huán)境保護(hù)法并制定了嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。而廢水中持久性有機(jī)污染物具有環(huán)境高毒與難降解等特性，傳統(tǒng)的生物、物理化學(xué)方法很難有效消除這類污染物。因此，發(fā)展有效消除此類污染物的先進(jìn)技術(shù)不僅是重要的科學(xué)難題，而且具有重大的實(shí)際應(yīng)用意義。

最近，基于過硫酸鹽的高級(jí)氧化技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)引來了越來越多的關(guān)注。自由基和非自由基反應(yīng)已被證明是污染物降解的兩種主要途徑。協(xié)同強(qiáng)氧化自由基SO₄^-·(E₀=2.5～3.1V)、·OH(E₀=1.9～2.7V)和非自由基(¹O₂,?surface?complexes,?Cu(III))，能夠克服pH值和抵抗水體中大多數(shù)背景物質(zhì)的影響。同時(shí)可提高PMS的利用率，實(shí)現(xiàn)污染物的深度處理。因此，研究自由基與非自由基的協(xié)同催化機(jī)制對(duì)于復(fù)雜水環(huán)境中有機(jī)物的去除具有重要意義，在高鹽廢水和地下水等環(huán)境有較強(qiáng)的適用性。

銅具有與鐵類似的氧化還原特性，比鐵更寬的pH適用范圍，最關(guān)鍵的是Cu²⁺被氧化劑還原為Cu⁺的速率常數(shù)約為460M^-1·s^-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵，且銅物種更容易與溶液中的酚類有機(jī)配體發(fā)生絡(luò)合。但銅氧化物通常比表面積小、表面活性位點(diǎn)少、電子傳輸受限、Cu²⁺/Cu⁺的循環(huán)速率受限制等缺陷，限制了其在水處理中的應(yīng)用。高效、多孔、電子傳輸效率高、高效的Cu²⁺/Cu⁺循環(huán)的銅氧化物成為重要需求。

因此，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中對(duì)有毒有機(jī)污染物處理的高強(qiáng)度需求，針對(duì)銅氧化物催化體系的應(yīng)用問題，以有毒有機(jī)污染物的去除為目的，利用金屬有機(jī)配體設(shè)計(jì)構(gòu)建一種高效、Cu²⁺/Cu⁺有效循環(huán)、核殼電子傳輸快、協(xié)同自由基/非自由基的銅氧化物催化水處理方法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于提供一種基于金屬有機(jī)配體的銅氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用，以解決目前銅氧化物的表面活性位點(diǎn)少、電子傳輸受限、Cu²⁺/Cu⁺的循環(huán)速率受限制等缺陷的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于金屬有機(jī)配體的銅氧化物催化劑的制備方法，所述方法包括：

將均苯三甲酸和三水合硝酸銅在溶劑中進(jìn)行混合，后進(jìn)行烘干，得到銅基金屬有機(jī)配體材料；

將所述銅基金屬有機(jī)配體材料進(jìn)行加熱反應(yīng)，得到基于金屬有機(jī)配體結(jié)構(gòu)的銅氧化物催化劑。

可選的，所述將均苯三甲酸和三水合硝酸銅在溶劑中進(jìn)行混合，后進(jìn)行烘干，得到銅基金屬有機(jī)配體材料，具體包括：

將所述三水合硝酸銅溶解于水中，得到三水合硝酸銅溶液；

將所述均苯三甲酸溶解于有機(jī)溶劑中，得到均苯三甲酸溶液；