[发明专利]一种臭氧氧化催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于环境催化材料领域，具体涉及一种臭氧氧化催化材料及其制备方法与应用。所述催化材料是一种覆有微弧氧化涂层的通孔泡沫铝材料，其中，泡沫铝作为基体，是具有毫米级孔洞的大块结构，微弧氧化涂层作为催化活性组分的载体，具有微米级孔洞结构；而微弧氧化涂层的表面及内部还掺杂有纳米尺寸的催化活性组分，整体形成具有毫米‑微米‑纳米三级结构的递进关系，显著增大比表面积；且该催化材料制备简单、使用方便，在废水处理领域具有巨大的应用价值。

技术领域

本发明属于环境催化材料领域，具体涉及一种臭氧氧化催化材料及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

现如今，我国的工业体系已经发展的比较完备，工业规模已在全世界占到了主导地位。与之相关的是，我国每年的工业用水和污水排放量都非常巨大。当前我国已经告别了以往粗放式发展的模式，取而代之的是绿色可持续发展的理念。针对于此，我国已经连续出台了多项法规，不断对废水排放的指标进行升级修订。另一方面，随着炼化、皮革、印染、制药等工业的发展，新型助剂的使用和新型产物的形成更加广泛，现代工业废水的成分更复杂、处理难度更高。纵观考虑，传统的生化法和氧化法废水处理工艺已显示出明显的技术瓶颈。目前，催化臭氧氧化技术被认为是一种非常有潜力的废水处理技术，因为它的氧化具有无选择性，可以氧化几乎所有的有机物成分，而且它可以将难降解的大分子有机物最终完全氧化成二氧化碳和水。

催化臭氧氧化技术的核心在于催化剂材料的类型构成和制备方法。催化剂的一种存在形式就是以离子态分散在废水中，这种类型催化剂的显著缺点是在废水中引入了新的离子型污染物，需要二次处理，因此基本被摒弃。目前，科研和应用中，基本上催化剂是以粉末形态加入到废水中或者负载到如活性炭、分子筛等载体上，发明人发现，以粉末形态存在的催化剂在使用中同样要面临粉末的过滤回收，而负载到如活性炭、分子筛等载体上的催化剂体系在实际使用过程中一方面需要布置流化床等设施来支撑这些载体，另一方面，面临废水的冲刷，这种物理负载的形式容易脱落流失，造成催化效率的降低和二次污染。而且，这些催化剂材料在制备时，催化活性组分的负载工艺流程繁琐，总时间可达数十小时；高温焙烧时能耗消耗巨大，效率低。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种臭氧氧化催化材料及其制备方法，该催化材料是一种覆有复合掺杂微弧氧化涂层的通孔泡沫铝材料，泡沫铝作为大块结构基体并提供毫米级孔洞结构，微弧氧化涂层作为催化活性组分的载体并提供微米级微孔结构，负载的催化活性组分为纳米级粒子，形成具有毫米-微米-纳米三级结构递进关系，显著增大比表面积。且该催化材料制备简单、使用方便，在废水处理领域具有巨大的应用价值。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种臭氧氧化催化材料，所述催化材料是一种覆有微弧氧化涂层的通孔泡沫铝材料，泡沫铝作为基体，是具有毫米级孔洞的大块结构，微弧氧化涂层作为催化活性组分的载体，具有微米级孔洞结构；

所述微弧氧化涂层的表面及内部掺杂有纳米尺寸的催化活性组分，催化活性组分在微弧氧化涂层中的总含量以质量分数计不低于40％；

所述催化活性组分由二氧化钛、二氧化锰、四氧化三铁和二氧化铈中的一种或几种组合构成。

本发明第二方面提供一种上述催化材料的制备方法，具体包括：

(1)按照比例称取纳米粒子、乙二醇、三乙醇胺加入到水中，配置成1L的A溶液，将其置于超声波发生器中进行超声辅助熟化；

(2)称取六偏磷酸钠、硅酸钠、草酸钛钾加入到水中，配置成1L的B溶液；

(3)将A溶液缓慢加入到B溶液，搅拌均匀既得C溶液；

(4)将清洗干净的泡沫铝样品置于C溶液中，以泡沫铝样品作阳极，以不锈钢作阴极，进行微弧氧化处理；