[發明專利]具有高催化活性的Cu-MnO2

在審

• 申請號: 202210885673.4
• 申請日: 2022-07-26
• 公開（公告）號: CN115337935A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 劉瀟;王璐;周子航;李吉然;張迅于
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/02;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 寧夏君創未來專利代理事務所(普通合伙) 64107
• 代理人: 鄭重

本發明提供一種具有高催化活性的Cu?MnO₂納米催化劑、其制備方法和應用及印染廢水處理方法，屬于廢水處理技術領域。所述具有高催化活性的Cu?MnO₂納米催化劑，由Cu、Mn和O組成，呈球形花狀，其平均粒徑為400nm?700nm，比表面積≥150m²/g。所述具有高催化活性的Cu?MnO₂納米催化劑用于H₂O₂催化降解印染廢水中的難降解有機物時，5min中降解率可以達到99％以上，具有高的催化效率；經過15次循環使用，對目標物的降解率依然能保持在90％左右，結構性能穩定，有望應用于工業廢水的處理。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，特別涉及一種具有高催化活性的Cu-MnO2 納米催化劑、其制備方法和應用及印染廢水處理方法。

背景技術

近年來印染廢水成分越來越復雜多樣，且朝著生物難降解的趨勢發展。高級氧化技術可以廣泛降解水中難降解的有機污染物，其中芬頓氧化技術利用產生的羥基自由基氧化污染物。其中羥基自由基是水體系中氧化性僅次于氟物種的，并且具有高活性以及無選擇性，能夠有效地降解生物難以降解的有機污染物，受到廣泛關注而被大量應用。然而均相芬頓技術也存在一些的缺點：如析出的二價鐵離子會增加含鐵污泥產生造成二次污染，并且發生反應的pH范圍較窄(一般為2～4)，從而增加了中性廢水及堿性廢水的處理成本，另外產品無法循環利用造成資源的極大浪費。

二氧化錳催化劑因其價格低廉、結構易于調控、無二次污染、高氧化還原性能等特點而備受關注。但是目前市面上的二氧化錳一方面純度不高，另一方面用于催化分解臭氧的催化性能不佳，活性不高，穩定性較差。為解決上述技術問題，公開號為CN101891297A的中國發明專利提供了一種以二氧化錳一維納米材料作為催化劑的臭氧化水處理方法，以高錳酸鉀和硫酸錳為原料，水熱法制備二氧化錳一維納米材料并證明了其能夠促進苯酚的降解。公開號為 CN110327917A的中國發明專利提供了一種焦化廢水處理用金屬摻雜二氧化錳光催化劑制備方法，以高錳酸鉀和金屬氧化物為原料，水熱法制備金屬摻雜二氧化錳光催化劑，并預期其能夠用于處理焦化廢水。

然而，上述關于金屬摻雜二氧化錳光催化劑的技術方案中，并未提供其催化活性、穩定性相關數據。二氧化錳一維納米材料對于苯胺廢水的催化活性依舊較低，催化降解速率較慢，催化效率較低。

發明內容

基于此，本發明提供一種具有高催化活性的Cu-MnO₂納米催化劑，以解決現有技術中存在的二氧化錳催化劑催化活性低、催化效率低的技術問題。

本發明還提供一種上述具有高催化活性的Cu-MnO₂納米催化劑的制備方法。

本發明還提供一種上述具有高催化活性的Cu-MnO₂納米催化劑在氧化處理印染廢水中應用。

本發明還提供一種印染廢水處理方法，以實現印染廢水中難降解有機物的高效降解。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種具有高催化活性的Cu-MnO₂納米催化劑，所述具有高催化活性的 Cu-MnO₂納米催化劑主要由Cu、Mn和O組成，呈球形花狀，其平均粒徑為400 nm-700nm，比表面積≥150m²/g。

優選地，所述具有高催化活性的Cu-MnO₂納米催化劑中，Cu與Mn的摩爾比為1:(2.8-3.2)。

一種如上所述的具有高催化活性的Cu-MnO₂納米催化劑的制備方法，包括以下步驟：