[发明专利]一种低价介孔铁钴类芬顿催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低价介孔铁钴类芬顿催化剂的制备方法，包含如下步骤：S1:将分子筛KIT‑6、铁盐、钴盐溶于液态醇中，搅拌预定时间，加热蒸发液体醇，使溶液浓缩并析出沉淀物，分离沉淀物；S2:将该固体沉淀物在450～550℃条件下煅烧，通过高温煅烧；S3:将该煅烧产物与强碱溶液混合并反应，以溶解和去除分子筛KIT‑6，固液分离，保留固体分并干燥；S4:将所述固体分进行还原。本发明制备的催化剂具有良好的介孔结构，较高比表面积，可在较宽范围pH环境下高效降解污染物，通过稳定有效活性成分的含量提高类芬顿反应效率，还具有很强稳定性，克服了传统芬顿反应只能在酸性条件下反应以及反应过程过于短暂导致的双氧水利用利率低、产生大量铁泥的问题。本发明还涉及由该方法制备的类芬顿催化剂。

技术领域

本发明涉及一种类芬顿催化剂，具体涉及一种介孔铁钴类芬顿催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，生物法对于处理无毒无害有机污染物具有良好的效果，但对于有毒有害的大分子有机污染物的处理方法，采用化学氧化法、如高级氧化水处理技术具有良好的效果。一般来说，芬顿、类芬顿法通过产生具有无选择性、高活性、强氧化性的羟基自由基来氧化分解难以自然降解的有机污染物。

芬顿法的实质是在酸性条件下二价铁离子(Fe²⁺)和双氧水之间的链反应催化生成具有较强氧化能力的羟基自由基，其氧化电位仅次于氟，高达2.80V。另外,羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能高达569.3kJ具有很强的加成反应特性，因而Fenton试剂可无选择地氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。Fenton试剂是指由过氧化氢和亚铁离子组成的具有强氧化性的体系，氧化性在之间为最佳，这种混合体系亦称标准芬顿试剂。以标准芬顿试剂为基础，通过改善反应机制、增加光照、电化学反应或引入适当的配体，可以得到一系列机理相似的类芬顿试剂，我们把能够与过氧化氢组成类芬顿试剂的部分称为类芬顿催化剂。

近年来，大量学者对铁基金属作为类芬顿催化剂做了大量的研究工作，也取得了很多成果。但仍然存在诸多缺点：

(1)铁基纳米催化剂在制备过程中会发生严重的聚合，致使催化剂的表面积大大降低，限制了活性位点的数量，导致催化活性大大降低甚至低于均相类芬顿法的处理效果。

(2)多数铁基类芬顿反应时仍然需要在较低的pH范围下才具有催化活性，增加了水处理的成本，反应过程中还会导致大量活性组份的析出，产生大量的铁泥等次级污染物。

(3)催化剂稳定性不够，在碱性等条件下活性成分大量析出，导致活性下降、循环利用性能较低造成资源浪费。研究发现大多数这些类芬顿催化剂在反应开始后30分钟达到基本平衡，羟基自由基在短时间内大量产生导致H₂O₂的利用率严重降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术中类芬顿催化剂比表面积小、活性pH范围小、催化剂稳定性差、利用率低等问题，本发明提供一种低价介孔铁钴类芬顿催化剂的制备方法，由该方法制得的类芬顿催化剂。本发明制得的低价介孔铁钴类芬顿催化剂，具有较大的比表面积和孔容、良好的稳定性、更宽的活性pH范围，能在pH3～9与双氧水产生羟基自由基、高效降解盐酸四环素，使芬顿反应的适用环境大大扩展。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种低价介孔铁钴类芬顿催化剂的制备方法，其包括如下步骤：

S1:将分子筛KIT-6、铁盐、钴盐溶于液态醇中，搅拌一段时间后，加热蒸发液体醇，使溶液浓缩并析出沉淀物，分离沉淀物；

S2:将该固体沉淀物在450～550℃条件下煅烧，通过高温煅烧，得到分子筛KIT-6介孔中填充有铁、钴氧化物的煅烧产物；