[發明專利]一種制備陽離子缺陷型層狀雙氫氧化物的方法及其在制備高價鐵離子中的應用

在審

• 申請號: 202310035126.1
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116119724A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 銀仁莉;周曉月;李晶;黎華壽;秦俊豪;仇榮亮
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;C02F1/72
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 段卉

本發明公開了一種制備陽離子缺陷型層狀雙氫氧化物的方法及其在制備高價鐵離子中的應用，所述方法為：將CuClsubgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O、FeClsubgt;3/subgt;·3Hsubgt;2/subgt;O、AlClsubgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O和(NHsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;CO進行充分的水熱反應，所得反應物與強堿溶液充分反應去除Alsupgt;3+/supgt;；所述CuClsubgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O、FeClsubgt;3/subgt;·3Hsubgt;2/subgt;O、AlClsubgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O和(NHsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;CO中，Cusupgt;2+/supgt;、Fesupgt;3+/supgt;、Alsupgt;3+/supgt;和(NHsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;CO的摩爾質量比為(6.5～7.5)：(2.5～3.5)：(0.1～0.4)：(6.5～7.5)；所述強堿溶液的摩爾濃度為4～8mol/L。本發明通過環境友好的陽離子缺陷型鐵基催化劑與過硫酸鹽的耦合，不需要借助外界能量就能活化過硫酸鹽，解決了如何直接將環境中大量的二價鐵和三價鐵直接定向轉化成中間態高價鐵的問題，提高有機污染物的降解效率。本發明提供的方法不僅操作簡單，能耗小，成本低，而且去除污染物的效果明顯，綠色環保。

技術領域

本發明涉及污水處理領域，具體地，涉及一種制備陽離子缺陷型層狀雙氫氧化物的方法及其在制備高價鐵離子中的應用。

背景技術

長期以來，現有技術主要通過鐵離子耦合過硫酸鹽的類芬頓反應產生自由基來修復污染物，并且認為硫酸根自由基(SO₄^·-)、羥基自由基(·OH)、超氧自由基(O₂^·-)和單線態氧(¹O₂)是主要的高效的氧化活性物質。然而，過硫酸鹽活化過程中也可形成高價金屬離子活性物質，與傳統的自由基氧化途徑相比，高價金屬離子活性物質在復雜的水環境體系中具有更強的抵抗性。

目前，產生中間態高價金屬離子活性物質的方式，主要是由低價金屬離子(如Fe²⁺/Fe³⁺)氧化成高價鐵(Fe(VI))，然后再還原生成具有光譜性的中間態高價活性物質(如Fe(IV)/Fe(V))；或者直接由高價鐵酸鹽還原生成。然而，這些方式的成本都比較高，且產生的高價活性物質具有隨機性，導致對這些方式的使用受到較大限制。

層狀雙金屬氫氧化物(LDH)因其可調節的基層陽離子種類、價態和層間陰離子，成為過硫酸鹽活化的良好選擇(如Cu-Fe-LDH)。然而，單獨的Cu-Fe-LDH活化過硫酸鹽反應主要是類芬頓反應，在此類反應中，高價金屬離子(Fe³⁺)緩慢還原為低價金屬離子(Fe²⁺)的過程，卻成為了該反應的主要限速步驟，極大地抑制了電子轉移到過硫酸鹽的效率，這阻礙了過硫酸鹽的激活。

因此，如何在過硫酸鹽活化過程中快速直接生成高價活性物質以降解有機物是本領域技術人員難以攻克的技術瓶頸。

發明內容

為了解決現有技術中過硫酸鹽活化過程中難以快速且選擇性地產生中間態高價活性物質的問題，本發明提供了一種制備陽離子缺陷型層狀雙氫氧化物的方法及其在制備高價鐵離子中的應用，利用陽離子缺陷型層狀雙金金屬氫氧化物的活化過硫酸鹽快速，直接產生中間態高價鐵離子。

本發明的第一個目的是提供一種制備陽離子缺陷型層狀雙氫氧化物的方法。

本發明的第二個目的是提供上述方法制得的陽離子缺陷型層狀雙氫氧化物。

本發明的第三個目的是提供上述陽離子缺陷型層狀雙氫氧化物在制備高價鐵離子中的應用。