[发明专利]一种锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法及其应用，通过共沉淀法制备得到锰铁层状双金属氢氧化物催化剂，不仅通过锰铁双金属的协同作用强化了催化剂的电子转移能力，增加了催化位点，还通过层间的阴离子与目标污染物交换提高催化剂的吸附能力。本发明制备的锰铁层状双金属氢氧化物复合催化剂可以有效地活化过硫酸盐产生大量的自由基，高效降解水中难降解有机物。

技术领域

本发明属于复合催化剂技术领域，具体涉及一种锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

高级氧化技术(Advanced Oxidation Process，AOPs)是一种以产生具有强氧化能力的活性自由基(如·OH、·SO₄^-)为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，达到快速氧化降解污染物的一种污水处理技术。

近年来，以硫酸根自由基·SO₄^-为强氧化活性物质的高级氧化技术成为降解有机污染物的研究热点。·SO₄^-通常由过一硫酸盐(PMS)或过硫酸盐(PS)分解产生的，并且·SO₄^-需要外加能量才能快速产生。·SO₄^-(E₀＝2.5-3.1V)相比于芬顿体系产生的·OH(E₀＝1.9-2.7V)具有更高的氧化还原电位，因此对难降解有机污染物有较高的降解效率。其中PMS是一种不对称氧化剂，本身具有一定氧化性及还原性，易被过渡金属活化产生·OH和·SO₄^-，在实际污染物降解过程中更具有灵活性，相比于PS和H₂O₂是更好的选择。

目前，有许多研究人员已经广泛研究了无毒，廉价和环境友好的金属元素Fe和Mn以活化PMS。研究发现，Fe和Mn双金属之间存在协同效应，铁锰双金属复合催化剂在活化PMS降解有机污染物中表现出高效的降解率。

近年来，层状双金属氢氧化物在催化领域受到广泛关注。层状双金属氢氧化物(LDHs)是一种由带正电荷(M²⁺/M³⁺)主层和带负电荷(A^n-)夹层组成的碱性层状无机材料，其特点是具有良好的吸附以及优异的催化能力。LDHs由于其合成方法简单，表面积大，结构稳定，已被研究作为非均相催化剂来活化PMS。同时研究表明，层状双金属氢氧化物在处理难降解有机物中具有良好的应用前景。目前为止，关于锰铁层状双金属氢氧化物复合催化剂活化PMS降解难降解有机物的研究很少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的应用。

本发明的技术方案如下：

一种锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)边搅拌，边向去离子水中加入FeCl₃·6H₂O和MnCl₂·4H₂O，获得第一溶液；将Na₂CO₃和NaOH溶解于去离子水中，获得第二溶液；

(2)将步骤(1)所得的第二溶液缓慢滴加至第一溶液中并调节pH至9.8-10.2，在常温下充分后，于50-60℃反应18-24h；

(3)将步骤(2)所得物料，进行固液分离，所得固体经洗涤至pH＝7.0-8.0之后再进行真空干燥，然后研磨过筛后，制得所述锰铁层状双金属氢氧化物催化剂。