一种Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种Cu1‑XCoXFe2O4类芬顿催化剂及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：将铜源、钴源和三价铁源混合溶解后加入表面活性剂，搅拌，调节pH为8.0～10.0后搅拌，于180～200℃水热反应20～24h，洗涤，磁性分离后干燥，研磨即得。本发明专利技术的制备方法工艺简单，材料来源广、成本低、且对环境无污染；制备得到的Cu1‑XCoXFe2O4类芬顿催化剂，催化活性高，适用范围广，反应条件温和且简单易行，可快速降解药物、PPCPs等难降解有机物质。另外，H2O2是一种绿色的氧化剂，利用该类芬顿催化剂催化H2O2进而处理污水技术是一种环境友好型的技术。

A Cu1-XCoXFe2O4 Fenton Catalyst and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于水处理催化材料领域，具体涉及一种Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近些年来，药物(如消炎药、抗生素、降血脂药等)和个人护理用品(如化妆品、护发品、洗涤用品等)作为一类新兴污染物在世界各地的地下水、地表水、饮用水、自来水、海洋、沉积物和土壤中等均被检出，引起了人们广泛地关注。目前，各个国家对PPCPs尚未做出严格的排放标准。而且其在逐年递增的趋势被大量使用。虽然这些物质在水中浓度只有ng/L～ug/L，但其本身具有生物累积性和慢性毒性，并且具有稳定的结构，难被微生物降解。许多药物在生物体内容易导致毒性的慢性积累，从而干扰水生生物的正常繁殖，使水生生态系统遭到破坏。研究表明，混凝、沉淀、过滤和传统的污水处理技术等方法对PPCPs去除效果不明显。因此，水中的PPCPs对环境污染和人类的安全存在着潜在威胁。高级氧化技术是目前去除水中PPCPs最有效的方法。类芬顿催化剂技术是高级氧化技术中的一种，它克服了均相芬顿产生铁泥和严格pH条件的缺点，同时可回收循环利用，避免造成二次污染。然而目前多数类芬顿催化剂都存在着催化活性较低，降解难降解有机物质较慢的缺点。因此，开发出一种催化活性高，降解速度快的新型类芬顿催化材料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中类芬顿催化剂催化活性低，降解难降解有机物质慢的缺陷和不足，提供一种Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂的制备方法。本专利技术提供的制备方法工艺简单，材料来源广、成本低、且对环境无污染；制备得到的Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂不仅保持着单元金属催化剂的催化性能，同时具有金属之间的协同增效作用，催化活性高，适用范围广，反应条件温和且简单易行，可快速降解药物、PPCPs等难降解有机物质。另外，H2O2是一种绿色的氧化剂，利用本专利技术提供的类芬顿催化剂催化H2O2进而处理污水技术是一种环境友好型的技术。本专利技术的另一目的在于提供一种Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂。本专利技术的另一目的在于提供上述Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂在污水处理领域中的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：将铜源、钴源和三价铁源混合溶解后加入溶剂，搅拌，调节pH为8.0～10.0后搅拌，于180～200℃水热反应20～24h，洗涤，磁性分离后干燥，研磨即得所述Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂；其中0.25≤X≤0.75。本专利技术利用水热法来制备Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂，工艺简单，材料来源广、成本低、且对环境无污染。另外，单独的CuFeO2或CoFeO2催化剂催化H2O2的效果相对较差；本专利技术制备得到的Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂通过各金属配比的调控，不仅保持着单元金属催化剂的催化性能，同时具有金属之间的协同增效作用，催化活性高，适用范围广，反应条件温和且简单易行，可快速降解药物、PPCPs等难降解有机物质。另外，H2O2是一种绿色的氧化剂，利用本专利技术提供的类芬顿催化剂催化H2O2技术是一种环境友好型的技术。本领域常规的铜源、钴源和三价铁源均可用于本专利技术中。优选地，所述铜源为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜中的一种或几种。优选地，所述钴源为硝酸钴、硫酸钴或氯化钴中的一种或几种。优选地，所述三价铁源为硝酸铁或氯化铁中的一种或几种。优选地，所述表面活性剂为乙二醇或聚乙二醇中的一种或几种。优选地，所述X＝0.75。优选地，所述制备方法中调节pH为8。优选地，利用氨水调节pH。优选地，所述水热反应的温度为180℃，时间为24h。优选地，所述洗涤的过程为依次经去离子水和无水乙醇洗涤。一种Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂，通过上述制备方法制备得到。优选地，所述Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂的粒径为5～20nm。上述Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂在污水处理领域中的应用也在本专利技术的保护范围内。优选地，所述Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂在处理含药物或个人护理用品的污水中的应用。优选地，所述药物为消炎药、抗生素或降血脂药中的一种或几种；所述个人护理用品为化妆品、护发品或洗涤用品中的一种。安替比林是典型的PPCPs之一。更为优选地，所述Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂在处理含安替比林的污水中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的制备方法工艺简单，材料来源广、成本低、且对环境无污染；制备得到的Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂不仅保持着单元金属催化剂的催化性能，同时具有金属之间的协同增效作用，催化活性高，适用范围广，反应条件温和且简单易行，可快速降解药物、PPCPs等难降解有机物质。另外，H2O2是一种绿色的氧化剂，利用本专利技术提供的类芬顿催化剂催化H2O2技术是一种环境友好型的技术。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的Cu0.25Co0.75Fe2O4类芬顿催化剂的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例1提供的Cu0.25Co0.75Fe2O4类芬顿催化剂在不同pH值下对安替比林的去除效果图；图3为本专利技术实施例1提供的Cu0.25Co0.75Fe2O4类芬顿催化剂在不同催化剂用量下对安替比林的去除效果图；图4为本专利技术实施例1～3提供的Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂的去除效果图；图5本专利技术实施例1提供的Cu0.25Co0.75Fe2O4类芬顿催化剂与CuFeO2和CoFeO2对安替比林的去除效果图。具体实施方式下面结合实施例进一步阐述本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本专利技术的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本专利技术所要求保护的范围。实施例1本实施例提供一种Cu0.25Co0.75Fe2O4类芬顿催化剂，通过如下方法制备得到。称取8.08g硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、2.18g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)和0.60g硝酸铜(Cu(NO3)2·6H2O)放进烧杯中，加入30mL去离子水并搅拌完全溶解后，加入50mL乙二醇溶剂，磁搅拌30min后，逐滴加入氨水至溶液pH＝8，继续磁搅拌1h，再将其转移至聚四氟乙烯衬底的水热反应釜中，在180℃条件下反应24h，自然冷却至室温后，沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，经磁性分离后于60℃烘箱中真空干燥12h，最后研磨得到Cu0.25Co0.75Fe2O4催化剂粉末。如图1，为扫描电镜图，其粒径为5～20nm。实施例2本实施例提供一种Cu0.5Co0.5Fe2O4类芬顿催化剂，其制备方法与实施例1中的制备方法近似。本实施例称取称取8.08g硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、1.45g硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)和1.21g硝酸铜(Cu(NO3)2·6H2O)放进烧杯中。其余步骤和条件与实施例1一致，其粒径为5～20nm。实施例3本实施例提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Cu1‑XCoXFe2O4类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铜源、钴源和三价铁源混合溶解后加入表面活性剂，搅拌，调节pH为8.0～10.0后搅拌，于180～200℃水热反应20～24h，洗涤，磁性分离后干燥，研磨即得所述Cu1‑XCoXFe2O4类芬顿催化剂；其中0.25≤X≤0.75。

【技术特征摘要】
1.一种Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铜源、钴源和三价铁源混合溶解后加入表面活性剂，搅拌，调节pH为8.0～10.0后搅拌，于180～200℃水热反应20～24h，洗涤，磁性分离后干燥，研磨即得所述Cu1-XCoXFe2O4类芬顿催化剂；其中0.25≤X≤0.75。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述铜源为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜中的一种或几种；所述钴源为硝酸钴、硫酸钴或氯化钴中的一种或几种；所述三价铁源为硝酸铁或氯化铁中的一种或几种；所述表面活性剂为乙二醇或聚乙二醇中的一种或几种。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述X＝0.75。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广立，韦士程，卢耀斌，曾翠平，崔婉俊，骆海萍，张仁铎，林松炜，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44