[发明专利]一种双反应中心类芬顿催化剂及其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种双反应中心类芬顿催化剂及其制备方法及其应用，该制备方法包括如下步骤：步骤S1，将有机配位剂溶于水中，加入金属前驱体，混合均匀，得到共混溶液；其中，所述金属前驱体包括异丙醇铝和无机金属盐，所述无机金属盐包括Fe盐和Co盐；步骤S2，调节所述共混溶液的pH值至小于7，并搅拌至凝胶态，得到凝胶态共混物；步骤S3，将所述凝胶态共混物进行真空干燥，并于不低于500℃进行高温处理，得到双反应中心类芬顿催化剂。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种双反应中心类芬顿催化剂及其制备方法及其应用。

背景技术

矿冶、电镀、印染、造纸、电子制造等工业废水中，重金属与有机物共存产生的络合效应对各污染物的转化途径和去除机理存在显著影响，导致其难以通过传统化学沉淀、吸附和膜分离等手段实现有效去除。基于Fenton高级氧化技术破坏络合分子结构中配位键，同步实现有机配体的降解矿化和重金属的游离释放，是当前重金属-有机络合物处理的常用策略。

为从根本上解决均相Fenton氧化反应的固有缺陷，如pH响应范围窄、活性组分难以回收、H₂O₂利用率低等，诸多学者尝试从电子极化理论出发，构建具有电子密集区域和电子稀缺区域的非均相高效类芬顿催化体系。例如，有研究人员利用Ti、Cu和Al三金属共晶格掺杂蒲公英状SiO₂纤维球，合成了一种双反应中心类芬顿催化剂d-TiCuAl-SiO₂ Ns，其可以实现较宽pH范围内污水中双酚A、苯海拉明、环丙沙星、苯妥英、2-氯酚和2,4-二氯苯氧乙酸等有机物的氧化降解。还有文献公开，在金属掺杂基础上，通过构建阳离子-π键进一步强化电子极化分布，合成制备了Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄类芬顿催化剂，在该催化剂作用下，H₂O₂均可最大程度地用于降解双酚A、罗丹明B、亚甲基蓝、2,4-二氯苯氧乙酸和苯妥英等不同有机污染物。然而，现有研究大多围绕金属Cu构建唯一富电子反应中心和单个或多个缺电子反应中心，且催化降解对象均为芳烃类有机污染物。

从理论上讲，芳烃类污染物供电子能力较强，易与缺电子反应中心结合，但对于供电子能力较弱的其他类型污染物而言，其与缺电子反应中心结合效率相对较低，此时若提供更多的富电子反应中心，则有助于促进H₂O₂生成·OH，强化对此类污染物的氧化降解。由于不同富电子中心条件下，·OH自由基形成能力具有明显差异。因此，如何筛选并构建含有多个富电子反应中心的高效类芬顿催化体系，以满足重金属络合物这一典型特征污染物的破络去除仍需深入探索。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种双反应中心类芬顿催化剂及其制备方法及其应用，克服了传统均相Fenton氧化反应pH响应范围窄、活性组分难以回收、H₂O₂利用率低等固有缺陷。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种双反应中心类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，将有机配位剂溶于水中，加入金属前驱体，混合均匀，得到共混溶液；其中，所述金属前驱体包括异丙醇铝和无机金属盐，所述无机金属盐包括Fe盐和Co盐；

步骤S2，调节所述共混溶液的pH值至小于7，并搅拌至凝胶态，得到凝胶态共混物；

步骤S3，将所述凝胶态共混物进行真空干燥，并于不低于500℃进行高温处理，得到双反应中心类芬顿催化剂。

步骤S1中，异丙醇铝是合成金属氧化物Al₂O₃的主要原料，Fe盐和Co盐是实现晶相掺杂的辅助原料。进一步的，所述Fe盐为FeCl₃，所述Co盐为CoCl₂。