[发明专利]具有高催化活性的Cu-MnO2

说明书

本发明提供一种具有高催化活性的Cu‑MnO₂纳米催化剂、其制备方法和应用及印染废水处理方法，属于废水处理技术领域。所述具有高催化活性的Cu‑MnO₂纳米催化剂，由Cu、Mn和O组成，呈球形花状，其平均粒径为400nm‑700nm，比表面积≥150m²/g。所述具有高催化活性的Cu‑MnO₂纳米催化剂用于H₂O₂催化降解印染废水中的难降解有机物时，5min中降解率可以达到99％以上，具有高的催化效率；经过15次循环使用，对目标物的降解率依然能保持在90％左右，结构性能稳定，有望应用于工业废水的处理。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种具有高催化活性的Cu-MnO2 纳米催化剂、其制备方法和应用及印染废水处理方法。

背景技术

近年来印染废水成分越来越复杂多样，且朝着生物难降解的趋势发展。高级氧化技术可以广泛降解水中难降解的有机污染物，其中芬顿氧化技术利用产生的羟基自由基氧化污染物。其中羟基自由基是水体系中氧化性仅次于氟物种的，并且具有高活性以及无选择性，能够有效地降解生物难以降解的有机污染物，受到广泛关注而被大量应用。然而均相芬顿技术也存在一些的缺点：如析出的二价铁离子会增加含铁污泥产生造成二次污染，并且发生反应的pH范围较窄(一般为2～4)，从而增加了中性废水及碱性废水的处理成本，另外产品无法循环利用造成资源的极大浪费。

二氧化锰催化剂因其价格低廉、结构易于调控、无二次污染、高氧化还原性能等特点而备受关注。但是目前市面上的二氧化锰一方面纯度不高，另一方面用于催化分解臭氧的催化性能不佳，活性不高，稳定性较差。为解决上述技术问题，公开号为CN101891297A的中国发明专利提供了一种以二氧化锰一维纳米材料作为催化剂的臭氧化水处理方法，以高锰酸钾和硫酸锰为原料，水热法制备二氧化锰一维纳米材料并证明了其能够促进苯酚的降解。公开号为 CN110327917A的中国发明专利提供了一种焦化废水处理用金属掺杂二氧化锰光催化剂制备方法，以高锰酸钾和金属氧化物为原料，水热法制备金属掺杂二氧化锰光催化剂，并预期其能够用于处理焦化废水。

然而，上述关于金属掺杂二氧化锰光催化剂的技术方案中，并未提供其催化活性、稳定性相关数据。二氧化锰一维纳米材料对于苯胺废水的催化活性依旧较低，催化降解速率较慢，催化效率较低。

发明内容

基于此，本发明提供一种具有高催化活性的Cu-MnO₂纳米催化剂，以解决现有技术中存在的二氧化锰催化剂催化活性低、催化效率低的技术问题。

本发明还提供一种上述具有高催化活性的Cu-MnO₂纳米催化剂的制备方法。

本发明还提供一种上述具有高催化活性的Cu-MnO₂纳米催化剂在氧化处理印染废水中应用。

本发明还提供一种印染废水处理方法，以实现印染废水中难降解有机物的高效降解。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种具有高催化活性的Cu-MnO₂纳米催化剂，所述具有高催化活性的 Cu-MnO₂纳米催化剂主要由Cu、Mn和O组成，呈球形花状，其平均粒径为400 nm-700nm，比表面积≥150m²/g。

优选地，所述具有高催化活性的Cu-MnO₂纳米催化剂中，Cu与Mn的摩尔比为1:(2.8-3.2)。

一种如上所述的具有高催化活性的Cu-MnO₂纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：