[发明专利]一种原位合成FeOOH/Fe3

说明书

本发明公开一种原位合成FeOOH/Fe₃O₄/纤维素复合材料的方法及其应用，本发明将机械活化协同FeCl₃预处理后的纤维素溶解在NaOH/尿素溶液中，以纤维素溶液为沉淀剂和模板剂，采用共沉淀法原位合成Fe₃O₄/纤维素复合物，然后进一步在Fe₃O₄/纤维素表面生成针状FeOOH，得到FeOOH/Fe₃O₄/纤维素复合材料，用于催化降解刚果红，具有很好的催化降解效果，且重复使用性能和稳定性好。本发明的方法简单，成本低，合成的FeOOH/Fe₃O₄/纤维素复合材料稳定性好，在非均相Fenton反应中能有效、快速地催化降解染料刚果红，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于磁性复合材料制备技术领域，具体涉及一种原位合成FeOOH/Fe₃O₄/纤维素复合材料的方法及其应用。

背景技术

刚果红(Congo red，简称CR)是纺织印染工业中最常用的联苯胺类直接偶氮染料之一，在工业生产和人们日常生活中有着广泛的应用。偶氮染料是现知人工合成染料中量最大、最常见的染料，通常具有难降解、色度大、高毒性的特点，对人体还有潜在的致癌效应。目前，对于含有偶氮染料的废水，采用的传统降解技术包括吸附、凝固、反向渗透、电化学或臭氧氧化法、生物法等，然而此类方法有着明显的缺陷，有些虽然可以使染料的颜色褪去，但却无法满足COD降低的标准或彻底降解染料分子；有些只是改变了化合物的官能团结构或裂解为低分子量的分子，最终生成致癌性、毒性更大的化合物；有些则由于投资和能耗过大等原因而无法应用于实践。

Fenton氧化法是一种高级氧化技术，1984年Fenton发现在酸性条件下H₂O₂对酒石酸的氧化过程中，Fe²⁺对该反应起极大的促进作用，后人将H₂O₂和Fe²⁺构成的试剂命名为芬顿试剂。1964年，H.R.Eisenhouser首次使用芬顿试剂处理苯酚及烷基苯废水，开创了芬顿试剂在废水处理领域的先河。之后，均相芬顿法逐渐应用于难降解有机污染物的废水处理领域。其反应机理主要是在酸性条件下，Fe²⁺与H₂O₂发生反应生成强氧化性的羟基自由基(·OH)，破坏有机污染物的结构，将它们降解成小分子或者矿化成CO₂和H₂O，从而使有机污染物被去除。芬顿反应可分为两类。一种是采用可溶性Fe(Ⅱ)作为催化剂的标准芬顿反应，而另一种是称为类Fenton过程，包括采用利用Fe(Ⅲ)，例如FeOOH和铁螯合物。目前，单一的铁氧化物固体催化剂在利用过程中容易出现化学性质不稳定、分散性不好和比表面积小等缺点，为了使催化剂的活性得到提升，人们常常将铁氧化物与其他材料复合形成负载型非均相 Fenton催化剂。

纤维素是地球上最古老和最丰富的有机物，主要在植物中通过光合作用形成，存在于植物的细胞壁中。纤维素具有可完全生物降解、无毒、无污染、易于改性、生物相容性好、可再生等优势，被认为是未来世界能源、化工的主要原料。每年可以在自然界中获取质量约亿万吨的纤维素，是取之不尽、用之不竭的可再生资源，这就为化工工业提供了纤维素的来源基础。纤维素及其衍生物的应用领域十分广泛，主要应用在纺织、轻工、化工、国防、石油、医药、能源、生物技术和环境保护等方面。