[发明专利]催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂是以钴盐、胺类化合物和环糊精为原料，经焙烧碳化处理和退火处理得到的产物，其具有碳纳米管载体，且所述载体的内表面上负载有活性成分。本发明提供的催化剂，不易使活性成分中的金属溶出，最大可能地避免了二次污染，也可以使催化剂在催化臭氧体系中维持较好的催化活性。此外，催化剂的载体相对更坚固，进而使催化剂具有较好的稳定性和重复利用性。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

环境治理的重要一项就是针对水污染的有效治理，工业废水是水污染的主要污染源之一，与生活废水不同，来自各产业的排放废水中都含有许多难以降解的有机物，例如多环芳烃类化合物、杂环类化合物等，需引入针对性的技术手段，尽可能降低或避免这些有机物会对人们生存的环境及身体健康带来不利的影响。

针对这些难以降解的有机物，传统的处理技术通过改变有机物的形态，将其从污水中分离出来，富集后再另行处理。这样处理的问题，首先是对分离手段要求高，依然难以保证分离后的水体洁净度；而且对于废水中有机物没有实施有效的降解处理。目前公认有效的方法是催化臭氧-氧化技术，臭氧氧化体系在催化剂作用下，臭氧被催化转化成氧化能力更强的单线态氧，从而提高臭氧催化氧化效率，加快有机物的降解。

目前用于催化臭氧分解的催化剂主要分为金属催化剂和非金属催化剂，应用中各有利弊。金属催化剂的效率相对较高，但在催化臭氧氧化的过程中金属容易溶出，造成二次污染，也使催化剂寿命降低，提高了处理成本。非金属催化剂虽然可以避免二次污染，但其在臭氧降解有机物的过程中不稳定，自身容易被臭氧和单线态氧氧化分解，不仅影响催化效率，依然也存在无法重复使用导致催化剂寿命降低的问题。

发明内容

本发明针对有机物降解处理存在的缺陷，提供了一种催化剂，该催化剂用于臭氧氧化体系中具有良好的稳定性和重复利用性，在提供优异催化效率的同时，还可以避免二次污染。

本发明还提供了一种上述催化剂的制备方法，能够通过简单有效的制备过程，制备出符合要求的催化剂。

本发明还提供了一种上述催化剂在臭氧氧化降解有机物中的应用以及实现对污水中有机物有效降解的方法。

本发明首先提供了一种催化剂，所述催化剂是以钴盐、胺类化合物和环糊精为原料，经焙烧碳化处理和退火处理得到的产物，其具有碳纳米管载体，且所述载体的内表面上负载有活性成分。

在一些实施方案中，所述活性成分中含有钴和/或钴的氮化物。

在一些实施方案中，制成该催化剂的原料中，所述钴盐、胺类化合物和环糊精的质量比为(0.5-2)：5：1。

在一些实施方案中，所述环糊精的选择可以选自α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精；所述胺类化合物选自三聚氰胺、双氰胺、氰胺和尿素中的至少一种；所述钴盐选自钴的无机酸盐。

在一些实施方案中，该催化剂是以钴盐、胺类化合物和环糊精为原料，经焙烧碳化处理和退火处理得到的产物，所述的焙烧碳化处理，是指将钴盐、胺类化合物和环糊精分散于溶剂中所形成的分散液干燥后于500-600℃下进行焙烧，得到碳材料前躯体；所述退火处理，是指将所述碳材料前躯体在非氧氛围下于600-1100℃下进行热处理，并冷却后得到所述催化剂。

在一些实施方案中，所述焙烧时间为1-4h；所述热处理时间为4-8h。

本发明还提供了上述任一实施方案中所述催化剂的制备方法，包括如下过程：

将钴盐、胺类化合物和环糊精分散于溶剂中形成分散液，对该分散液进行干燥，得到固体；

将所述固体于500-600℃下进行焙烧，得到碳材料前躯体；