[发明专利]一种非均相光芬顿催化降解染料的铁酸铜纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种非均相光芬顿催化降解染料的铁酸铜纤维及其制备方法。本发明以铁源、铜源、一水合柠檬酸(CA)为原料，特定的铁源、铜源，采用溶胶‑凝胶制备技术，采用特定溶剂，制得均一、可纺性良好的铁酸铜前驱体纺丝液，通过静电纺丝技术制备铁酸铜纤维，纤维连续性好、蓬松，饱和磁化强度高，在pH＝3的环境下可非均相类芬顿催化降解亚甲基蓝燃料，2.5h后降解率达到93.94％，且使用后易回收、不会造成二次污染。本发明工艺流程简单，原材料成本低，前驱体溶胶制备过程可调控，所得纤维是一种优异的非均相光芬顿催化剂。

技术领域

本发明涉及一种非均相光芬顿催化降解染料的铁酸铜纤维及其制备方法，属于无机功能材料合成技术领域。

背景技术

近年来，随着工业的不断发展，污染问题日益严峻，对土壤、水体等造成了严重影响。然而工业生产很难从源头做到零污染物产生，因此如何处理生产中产生的污染物，愈发成为工业界关注的热点。而水资源短缺又使得水处理的重要性日益凸显，对于工业和民生而言都颇为重要。针对水处理问题，常用的方法有高级氧化技术(Advanced OxidationProcesses,AOPs)，是一种通过产生强氧化性羟基自由基(·OH)来将有污染性、有毒性的大分子有机物降解为低毒或无毒的小分子的技术。可以分为电化学法、光化学法、芬顿法等，区别在于它们产生自由基的方式和反应条件不同。其中，芬顿法通过Fe²⁺和H₂O₂反应生成的羟基自由基进行有机物降解，而类芬顿法除Fe²⁺和H₂O₂之外，还掺杂了其他金属(如铜、锌等)，并且反应条件有所改变(如电芬顿法、UV/Fenton法等)。传统的均相芬顿氧化技术和均相类芬顿氧化技术，都是以溶解性离子为催化剂，难以回收，反应还会生成大量铁泥，造成二次污染，而非均相芬顿氧化技术和非均相类芬顿氧化技术，采用固相催化剂参与反应，反应后便于回收，且不会生成铁泥。

尖晶石型铁氧体分子式为MFe₂O₄，M为二价金属离子，是一种立方相晶体，因其通常带有磁性，因此又称磁性尖晶石。常见的尖晶石铁氧体有Fe₃O₄、ZnFe₂O₄、CuFe₂O₄、CoFe₂O₄、NiFe₂O₄等，其中的CuFe₂O₄在具有较好的磁性的同时，也具有很好的催化性能，其组成元素Fe和Cu易获得、价格低廉，并且光吸收能力较好、结构稳定。因此铁酸铜在AOPs中有很大的应用潜力，铁酸铜所参与的非均相类芬顿氧化技术可以达到催化剂易回收、易分离、避免二次污染的目的。