The preparation method and application of a copper-aluminium hydrotalcite/nitrogen-doped carbon fiber composite catalyst belong to the technical field of chemical materials. It can solve the problems of high cost of precious metals and poor conductivity of hydrotalcite-like carbon fibers and copper-aluminium metal oxides, which are the materials of the modified electrodes used to degrade phenolic pollutants by the existing electrocatalytic oxidation technology. The preparation methods include: providing activated carbon fibers; adding nitrogen-containing substances for doping; providing copper-aluminium salt solution and alkaline solution; dispersing the nitrogen-doped carbon fibers in water, and co-precipitating the copper-aluminium salt solution and alkaline solution to obtain the precursor; and heat treating the precursor to obtain the required catalyst. The preparation method of the catalyst has low cost and is suitable for industrial production. The prepared catalyst is especially suitable for the treatment of phenolic pollutants in wastewater by electrocatalytic oxidation process with high removal efficiency.
【技术实现步骤摘要】
一种铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于化工材料
,具体涉及一种铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
酚类物质是焦化废水中的主要污染物之一。随着国家对焦化企业污水排放要求的提高,目前对焦化废水的处理通常采用生物降解处理,但出水的COD和色度等指标仍无法达到国家排放标准,因此需进行深度处理。焦化废水的深度处理常见的方法有臭氧氧化法、絮凝法、电催化氧化法等。其中,臭氧氧化法处理后废水的可生化性差;絮凝法具有投药量大、产泥量大的缺点,因而经济成本较高。电催化氧化法具有处理效率高且无二次污染的优点,对于焦化废水中大量难降解的酚类有机物,有较好的处理效果。利用惰性阳极良好的催化氧化性可直接降解污染物,或者通过生成具有强氧化性的活性物质(如羟基自由基)可将酚类有机污染物降解为小分子化合物。此外,焦化废水中溶解的大量无机盐可作为电催化氧化法所需的电解质,使处理过程易于操作,成本低廉。Rahim等将双金属Ni-Ru沉积物负载于石墨电极上,发现在碱性溶液中该电极对苯酚的降解具有显著的催化氧化性。苯酚的降解发生在Ni上,而中间产物的降解发生在Ru上。Dai等采用以β-PbO2为阳极的湿式氧化体系研究硝基苯酚的降解规律,结果表明阳极附近的硝基苯彻底降解,阴极附近溶液的BOD/COD指标有明显提高。上述研究结果反映出电催化氧化技术对降解酚类污染物的高效性,但也表明目前研究选用修饰电极的材料多为Ru、Pd等贵金属材料,其不利于降低焦化废水的处理成本和电催化氧化技术的应用推广。CN201110008900公开了以改性镁 ...
【技术保护点】
1.一种铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:第一步,氮掺杂活性碳纤维的制备:将碳纤维置于浓度为98%的浓硝酸溶液中酸化3h,再加入含氮材料,搅拌1~3h后,缓慢滴加溶有等摩尔质量的过硫酸铵的1mol/L的HCl溶液,反应3~6h,抽滤,经0.1mol/L的HCl溶液洗涤,干燥,得到氮掺杂活性碳纤维;第二步,混合盐溶液的制备:将硝酸铜和硝酸铝按比例溶解于蒸馏水中,得到铜铝混合盐溶液;第三步,前驱体的制备:向装有氮掺杂活性碳纤维中,同时添加铜铝混合盐溶液和沉淀剂,使体系在pH为4~7的条件下进行,得到悬浮液,将悬浮液在90~120℃下水热釜中晶化2~5h后,再洗涤抽滤至中性,在80~100℃下真空干燥箱中干燥10~12h,得到前驱体;第四步,铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂的制备:将前驱体在管式炉中200~400℃下焙烧2~5h,得到铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:第一步,氮掺杂活性碳纤维的制备:将碳纤维置于浓度为98%的浓硝酸溶液中酸化3h,再加入含氮材料,搅拌1~3h后,缓慢滴加溶有等摩尔质量的过硫酸铵的1mol/L的HCl溶液,反应3~6h,抽滤,经0.1mol/L的HCl溶液洗涤,干燥,得到氮掺杂活性碳纤维;第二步,混合盐溶液的制备:将硝酸铜和硝酸铝按比例溶解于蒸馏水中,得到铜铝混合盐溶液;第三步,前驱体的制备:向装有氮掺杂活性碳纤维中,同时添加铜铝混合盐溶液和沉淀剂,使体系在pH为4~7的条件下进行,得到悬浮液,将悬浮液在90~120℃下水热釜中晶化2~5h后,再洗涤抽滤至中性,在80~100℃下真空干燥箱中干燥10~12h,得到前驱体;第四步,铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂的制备:将前驱体在管式炉中200~400℃下焙烧2~5h,得到铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂。2.根据权利要求1所述的一种铜铝类水滑石/掺氮碳纤维复合催化剂的制...
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