[发明专利]一种Fe2

说明书

本发明公开了一种Fe₂O₃‑CuO@SiO₂核壳式催化剂及其制备方法和应用。该催化剂的制备方法包括以下步骤：将模板剂溶于乙醇水溶液；依次加入氨水、间苯二酚、甲醛、硝酸铁和硝酸铜，充分搅拌后晶化得到Fe₂O₃‑CuO@RF；将Fe₂O₃‑CuO@RF与CTAB溶液混合后加入适量的正硅酸四乙酯和乙醇混合溶液，搅拌均匀后经去离子水和乙醇离心、洗涤、烘干后高温煅烧得到所述催化剂。本发明制得的Fe₂O₃‑CuO@SiO₂核壳式催化剂形貌规整，能有效实现催化臭氧氧化水杨酸的矿化去除。本发明的制备方法操作简单、成本低廉。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种Fe₂O₃-CuO@SiO₂核壳式催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

水杨酸是一种重要的工业原料，常被用于制备阿司匹林、水杨酸钠等药品，在橡胶工业、染料工业和一些个人护理品合成领域均有不可或缺的地位。水杨酸被归类于药品与个人护理品类污染物，进入水环境后，会直接或间接影响人类的健康和生态安全，因此受到社会广泛关注。

水杨酸分子具有电负性较强的羧基和羟基官能团，使得其主体结构电子云密度较低。而对于常用的水处理工艺-臭氧氧化技术而言，臭氧倾向于与电子云密度较高的物质反应。水杨酸与臭氧反应速率仅为600L/(mol·s)，在臭氧氧化工艺中很难被去除。且臭氧氧化工艺具有能耗大、成本高、有机物矿化不彻底等缺点，因此有必要强化臭氧氧化对有机物的去除效率。

催化臭氧氧化技术通过加入非均相催化剂促使臭氧分解产生更多的羟基自由基，从而强化臭氧处理有机物的效率。羟基自由基是一类具有强氧化性的物质，能快速的，无选择性的与有机污染物反应，将难降解的有机污染物去除。目前常用的非均相催化剂主要有金属改性活性炭、氧化铝等催化剂。然而，活性炭在臭氧氧化体系中不稳定，在去除有机物过程中自身结构易被破坏。而氧化铝类催化剂比较面积不大，不能高效的催化去除有机污染物。

核壳式(core-shell)催化剂是一种新型的功能复合材料，成功实现了内核材料和壳材料的结合与互补。一般来说，硅基材料具有比较面积较大，形貌可调等优点，而其表面活性位点较少，很少直接用于催化体系。金属氧化物具有较多的活性位点，但其比表面积不大等问题限制其使用。介孔二氧化硅包裹双金属铁铜氧化物复合材料保留了内核材料和壳材料的优点，在催化臭氧氧化去除有机污染物中具有潜在的应用价值。因此，研发性能优良的核壳式(core-shell)催化剂，实现对水杨酸去除，具有重大意义。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种 Fe₂O₃-CuO@SiO₂核壳式催化剂的制备方法。其中的“@”表示包裹型、核壳材料。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制得的一种Fe₂O₃-CuO@SiO₂核壳式催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述Fe₂O₃-CuO@SiO₂核壳式催化剂的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种Fe₂O₃-CuO@SiO₂核壳式催化剂的制备方法，包括以下步骤：