[发明专利]一种碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料的制备方法

说明书

一种碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料的制备方法，它涉及一种多形貌复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有固体催化剂存在多次循环性能严重下降，造成二次污染，对水体中污染物的降解效率低及现有铁基纳米材料应用于水处理中效果差的问题。方法：一、配制葡萄糖溶液；二、将枝状α‑Fe吸波材料加入到葡萄糖溶液中，超声分散后加入到聚四氟乙烯反应釜中，水热反应，得到碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料。本发明制备的碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料降解浓度为35ppm的苯酚溶液5min，苯酚的降解率达到90％。本发明可获得碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料。

技术领域

本发明涉及一种多形貌复合材料的制备方法。

背景技术

随着工业的快速发展和农药化肥等在农业上的广泛应用，越来越多的污染物进入到水体中，如对氯酚、苯酚等芳香烃类农药残留物。为了最大限度地降低水体污染、改善水质状况，对废水排放前的深度处理对于治理环境污染问题具有重要的意义。高级催化氧化(Fenton氧化及类Fenton氧化)在常温常压下反应，操作方便、氧化能力强，在有机废水处理中应用前景广阔。而目前的芬顿氧化技术中，常存在Fe离子溶出而产生铁泥等问题，多次循环性能严重下降，且新产生的铁泥又会影响水体的降解。故在高效固体催化剂的开发中，多次使用、避免二次污染而成为该领域的发展需求。因此，制备比表面积大、活性高、稳定且价廉易得铁基纳米材料在水处理领域具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是要解决现有固体催化剂存在多次循环性能严重下降，造成二次污染，对水体中污染物的降解效率低及现有铁基纳米材料应用于水处理中效果差的问题，而提供一种碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料的制备方法。

一种碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、配制葡萄糖溶液：采用方法一或方法二配制葡萄糖溶液；

步骤一中所述的方法一具体是按以下步骤完成的：将葡萄糖加入到乙二醇中，振荡均匀，得到葡萄糖溶液；所述的葡萄糖的质量与乙二醇的体积比为(0g～6g):60mL；

步骤一中所述的方法二具体是按以下步骤完成的：将葡萄糖加入到去离子水中，再加入乙二醇，振荡均匀，得到葡萄糖溶液；所述的葡萄糖的质量与去离子水的体积比为(0.3g～12g):5mL；所述的去离子水与乙二醇的体积比为1:(8～12)；

二、将枝状α-Fe吸波材料加入到步骤一中得到的葡萄糖溶液中，再在超声功率为30W～50W下超声分散20s～30s，得到悬浮液；将悬浮液加入到聚四氟乙烯反应釜中，再将聚四氟乙烯反应釜放入温度为100℃～220℃的鼓风烘箱中，再在温度为100℃～220℃下水热反应1h～48h，再进行离心分离，收集粉体；首先使用去离子水对收集的粉体清洗2次～4次，再使用无水乙醇对收集的粉体清洗2次～4次，再在温度为60℃～80℃下真空干燥3h～6h，得到碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料；

步骤二中所述的枝状α-Fe吸波材料的质量与葡萄糖溶液的体积比为(1g～5g):60mL。

本发明的原理及优点：

一、本发明是通过在保持催化剂的枝状结构，同时负载上碳元素来实现高降解活性的；催化剂比表面积越大，其提供的活性位点越多，则反应活性越强；相比于其他后处理方法，本发明能够尽可能保持枝状结构，而其他方法处理后的样品，都出现了枝状破碎，甚至转化成块状，比表面积大大降低；

另外，对于异相芬顿催化剂，其反应速率主要由三价铁转化为二价铁的过程来控制的，如下列化学方程式所示；而本发明引入的碳元素，可以大大加速三价铁转化为二价铁，进一步产生更多的羟基自由基，来氧化有机物；因此，本发明制备的碳包覆四氧化三铁/铁多形貌复合材料，也远远好于纯枝状铁的效果；