[发明专利]一种核壳结构磁性纳米复合催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种核壳结构磁性纳米复合催化剂的制备方法及应用，包括如下步骤：S1，将含有Fe²⁺的金属盐X和含有Co²⁺的金属盐Y溶于去离子水中，搅拌均匀，到混合液A；S2，通过超声振动或抽滤去除混合液A中的溶解氧气，得到混合液B；S3，将NaOH溶液逐滴加入到混合液B中，得到混合液C；S4，将混合液C回流加热并搅拌，静置后将产物取出，采用去离子水和无水乙醇交叉洗涤多次，再干燥、研磨，得到粉末状磁性钴铁氢氧化物；S5，将粉末状磁性钴铁氢氧化物经煅烧、研磨、过筛，得到以Co₃O₄为壳、CoFe₂O₄为核的核壳结构磁性纳米复合催化剂。其制备流程简单、易操作，能够实现复合催化剂形貌上的微观调控，形成核壳结构，有助于催化反应过程电子转移。

技术领域

本发明涉及废水处理技术，具体涉及一种核壳结构磁性纳米复合催化剂的制备方法及应用。

背景技术

抗生素，是指由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。自1928年弗莱明发现青霉素以来，各类抗生素逐渐问世并广泛应用医疗、畜牧业、水产养殖业、农业中。用在人类和动物身上的抗生素通过排泄、排放的方式大部分进入到水的社会循环中，通过污水处理厂、河流进入到饮用水系统，最终在生物圈中不断循环，在人体和动植物体内发生累积。虽然饮用水中抗生素的含量较低，但在生态环境中的累积对人体造成的潜在危害不可忽略。短期来看，抗生素对近海水域中的聚球藻和月牙藻等敏感水生生物仍具有中低等风险，长期来看，抗生素在生态环境中的累积不仅会诱导产生抗性基因，还会与其他污染物结合对水生生物和人类产生复杂的复合毒性效应。

水环境中的抗生素大部分是来源于污水处理厂出水，因此对该节点出水抗生素的浓度的关注也是尤为突出。随着我国城市化进程，污水处理厂的扩建规模和速度不断增大，但是采用的传统污水处理工艺对这种难以降解的新型有机污染物去除效率普遍低效。由于自由基具有较强的氧化性，废水中的有机物通常能被分解为无毒或低毒的小分子有机物，甚至完全矿化转化为无机盐、水和二氧化碳而备受关注。基于硫酸根自由基的高级氧化技术是近些年新兴的高级氧化技术，SO₄^·-可适应的pH范围较广(pH=2-10)，而且pH对SO₄^·-的反应活性影响不大，其氧化还原电势可达2.5-3.1V。SO₄^·-相对而言有选择性，亲电性使其更易与供电子基团例如-NH₂、-OH、-OR反应。而且硫酸根自由基的半衰期长（30-40μs），-OH半衰期不到1μs，这为更多的降解有机污染物赢得了时间。

Co(Ⅱ)已被证实是所有过渡金属离子中活化过硫酸氢盐产生硫酸根自由基效率最高的，但由于均相催化体系中金属离子的二次污染、难以重复利用的问题，故优化的新思路和方法即非均相催化体系。同时，磁性纳米材料是纳米材料中的一个重要分支，在保持纳米材料良好的水处理效能的基础上，进一步赋予其高效的磁分离能力，使得粒径小、质量轻的纳米材料能够快速从水中分离，避免其对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种核壳结构磁性纳米复合催化剂的制备方法及应用，其制备流程简单、易操作，能够实现复合催化剂形貌上的微观调控，形成核壳结构，有助于催化反应过程电子转移。

本发明所述的核壳结构磁性纳米复合催化剂的制备方法，其包括如下步骤：

S1，将含有Fe²⁺的金属盐X和含有Co²⁺的金属盐Y溶于去离子水中，搅拌均匀，得到混合液A；

S2，通过超声振动或抽滤去除混合液A中的溶解氧气，得到混合液B；

S3，将NaOH溶液逐滴加入到混合液B中并在温度为15~30℃的条件下搅拌，调节混合液B的pH值至9~12，得到混合液C；