[发明专利]一种以CTFs材料为载体的非均相类Fenton催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种以CTFs材料为载体的非均相类Fenton催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将Fe(NO₃)₃·9H₂O溶解于稀硫酸溶液中，得Fe(NO₃)₃溶液；S2：将CTFs材料载体加入所得Fe(NO₃)₃溶液中，在25℃常压下充分浸渍6‑12h，常压烘干，焙烧4‑6h后，即得Fe/CTFs非均相类Fenton催化剂；所述Fe(NO₃)₃·9H₂O、稀硫酸溶液、CTFs材料的用量比为(3‑4)g∶10mL∶5g。本发明首次以CTFs材料为载体负载Fe元素，制出可固液分离、可回收、可循环再生利用的非均相类Fenton催化剂，CTFs材料具有比表面积大、孔隙率高、稳定性高的优点，其结构中大量的氮配位点与Fe³⁺形成配位键，大大提高载体对Fenton试剂的负载稳定性，且高比表面积的特点提高了催化剂与有机废水的接触面积，进一步提高催化剂的催化氧化性能，提高催化剂降解有机污染物的能力。

技术领域

本发明属于Fenton催化剂合成领域，具体涉及一种以CTFs材料为载体的非均相类Fenton催化剂的制备方法。

背景技术

Fenton催化剂(H₂O₂+Fe²⁺/Fe³⁺组成)自从诞生以来，便广泛应用于降解水体中的大分子有机污染物。Fenton催化剂基本的作用机理为：H₂O₂与Fe²⁺通过链式反应省生成·OH，由于·OH具有较高的电子亲和能，其氧化电位为2.8V，会攻击有机污染物分子中H原子，并产生脱掉H原子的R·；同时，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，随后Fe³⁺与R·反应产生小分子物质，并最终将有机物氧化为CO₂和H₂O，从而达到去除有机污染物的目的。其反应机理如下：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH-+·OH，k₁＝40～80L·mol^-1·s^-1 (1)

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+H⁺+·O₂H，k₂＝9.1×10^-7L·mol^-1·s^-1 (2)

Fe³⁺+·O₂H→Fe²⁺+H⁺+O₂，k₃＝0.33～2.1×10⁶L·mol^-1·s^-1 (3)

传统的Fenton催化反应为均相反应，与反应体系分离困难，难以重复使用，催化剂成本高，在反应过程中由于Fenton催化剂的加入对水体造成了二次污染。相比于传统均相Fenton催化剂(单相Fenton催化剂)，非均相Fenton催化剂(多相Fenton催化剂)的催化剂和反应物属于不同相，因其易于回收、不会对水体带来二次污染等特点成为催化领域的研究热点。但是，目前利用非均相类Fenton催化剂降解有机废水时，降解效率相对较低，其中一个重要原因在于：催化剂中活性组分的流失。因此，如何研发能够高效降解有机废水的非均相类Fenton催化剂、防止活性催化剂中组分流失是当今污水处理的一个热点问题。

CTFs材料是一种优良的催化剂载体，但目前以CTFs材料为载体的Fenton催化剂还未被有关文献或专利记载、公开，仍是Fenton催化剂领域的空白。