一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种铜‑酚羟基络合的类芬顿催化剂及其制备方法与应用，涉及水处理技术领域。本发明专利技术公开的铜‑酚羟基络合的类芬顿催化剂的制备方法包括如下步骤：(1)将环糊精和铜源分散到溶剂中，得到悬浊液，(2)将悬浊液在水浴锅内蒸干得到固体产物A；(3)将固体产物A烘干，然后研磨均匀，得到固体产物B；(4)将固体产物B焙烧，冷却、洗涤、干燥后，得到所述铜‑酚羟基络合的类芬顿催化剂。所述铜‑酚羟基络合的类芬顿催化剂对水中的有机污染物具有良好的降解效果，对pH的要求不高，并且所述催化剂的稳定性较好，可重复利用，对过氧化氢的消耗量也很小，适于广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
持久性芳香污染物广泛存在于制药、染料、农药、纸张和塑料工业的废水中。这些化合物存在于水生环境中，并导致不利的生态毒理学效应。这些化合物大多无法通过常规饮用水处理完全消除，降解这些化合物的过程可能产生更多的有毒副产品。芬顿和类芬顿反应是消除水中许多顽固性有机污染物的有效方法。芬顿反应由过氧化氢(H2O2)与Fe2+或其他还原过渡金属还原生成羟基自由基(·OH)来氧化去除污染物。对于经典的均相Fenton工艺，对pH值的要求较高，只能在酸性条件下反应，并且，铁污泥的产量较高，导致二次污染和催化剂的损失，为了应对这些挑战，多相Fenton催化剂已被开发为均相Fenton工艺的替代品。然而，目前的多相Fenton过程，在中性条件下效率低，活性低，对H2O2的消耗大。因此，在中性pH条件下，探索和开发一种高效的Fenton催化剂成为了现阶段的研究重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种适用范围广、使用过程中不产生二次污染的铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂及其制备方法与应用。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将环糊精和铜源分散到溶剂中，搅拌，得到悬浊液A；(2)将悬浊液A蒸干，得到固体产物A；(3)将固体产物A烘干，研磨均匀，得到固体产物B；(4)将固体产物B进行焙烧，冷却、洗涤、干燥后，得到所述铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂。优选地，所述步骤(1)中，铜源为氯化铜、硝酸铜、醋酸铜和硫酸铜中的至少一种，所述铜源中铜离子与环糊精的摩尔比为(0.2-5)：1，溶剂为甲醇或乙醇。优选地，所述步骤(1)中，铜源中铜离子与环糊精的摩尔比为2:1。本专利技术申请人通过多次实验验证，以该配比制备出来的铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂在对水中的有机污染物进行处理的过程中具有最佳降解效果。优选地，所述步骤(2)中，蒸干温度为60-90℃。优选地，所述步骤(2)中，蒸干温度为80℃。优选地，所述步骤(3)中，烘干温度为50-80℃，烘干时间为8-24h。优选地，所述步骤(3)中，烘干温度为60℃，烘干时间为12h。温度过低，干燥所需时间成本较高，温度过高，极易在材料内部产生热应力，影响催化剂特殊结构的形成。优选地，所述步骤(4)中，在惰性气体或氮气下对固体产物B进行焙烧，焙烧分为两段，第一段：焙烧温度为300-600℃，焙烧时间为1-5h，第二段：焙烧温度为600-1000℃，焙烧时间为1-5h，焙烧升温速率为5℃。优选地，所述步骤(4)中，第一段焙烧温度为500℃，焙烧时间为2h；第二段焙烧温度为800℃，焙烧时间为2h。焙烧温度过高，有机骨架会崩塌，温度过低，同样无法形成本专利技术所需的特殊结构。优选地，所述步骤(4)中，炉冷，以去离子水和乙醇分别洗涤三次，在30-60℃下干燥6-24h。同时，本专利技术公开了一种由所述制备方法制备得到的铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂。此外，本专利技术公开了所述铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂在水处理领域的应用，应用方法为，在含有有机污染物的废水中加入所述铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂和过氧化氢，氧化分解有机污染物。相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种新型的铜-酚羟基络合的类石墨烯包覆零价铜纳米颗粒类芬顿催化剂制备方法和应用，制备方法简单，设备要求低。所述铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂的类石墨烯结构中形成Cu-O-C键桥连接，这种键桥的产生导致金属Cu位点形成富电子中心，而类石墨烯C位点形成缺电子中心，不同类型的活性中心可以发生不同的氧化还原反应。所述类石墨烯包覆零价铜纳米颗粒结构的铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂可以减少零价铜与污染物和双氧水的接触，减少零价铜纳米颗粒的消耗，并且零价铜上的电子可以传递到类石墨烯层，进一步强化双反应中心，提高催化效果。本专利技术公开的催化剂能够利用水中溶解氧和污染物的电子，原位产生·OOH自由基来降解污染物；并且可以在中性、室温条件下对难生物降解的有机物进行降解，降解过程对过氧化氢的消耗较小；催化剂结构稳定，金属离子溶出低，易于与水分离，进行回收利用。此外，本专利技术的催化剂在反应过程中不会产生铁泥等固体产物，不需要增设异物清除装置。附图说明图1为实施例1的扫描电镜图；图2为实施例1的XRD图；图3a为实施例1铜的俄歇谱图，b为无掺杂铜的O1sXPS图，c为实施例1O1sXPS图；图4为实施例1对布洛芬、双酚A、苯妥英、环丙沙星和苯海拉明的降解曲线图；图5为实施例1对BPA降解的循环反复利用活性评价图；图6为降解水中污染物时使用实施例1对过氧化氢的消耗量测试图；图7为实施例1的悬浮液中的·OOH的EPR信号图。具体实施方式为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本实施例为本专利技术公开的一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂，其制备方法包括如下步骤：(1)将2gβ-环糊精和0.6307g二水合氯化铜分散到60mL甲醇中，搅拌15min，得到悬浊液A；(2)将悬浊液A在80℃水浴锅中蒸干，得到固体产物A；(3)将固体产物A在60℃烘箱中烘干，研磨均匀，得到固体产物B；(4)将固体产物B在氮气的保护下进行焙烧，第一段焙烧温度为500℃，焙烧时间为2h；第二段焙烧温度为800℃，焙烧时间为2h，升温速率为5℃/min，自然冷却，以去离子水和乙醇洗涤3-4次，然后在60℃真空干燥后，得到所述铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂。实施例2本实施例为本专利技术公开的一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂，其制备方法包括如下步骤：(1)将2gβ-环糊精和0.5045g二水合氯化铜分散到60mL甲醇中，搅拌15min，得到悬浊液A；(2)将悬浊液A在80℃水浴锅中蒸干，得到固体产物A；(3)将固体产物A在60℃烘箱中烘干，研磨均匀，得到固体产物B；(4)将固体产物B在氮气的保护下进行焙烧，第一段焙烧温度为500℃，焙烧时间为2h；第二段焙烧温度为800℃，焙烧时间为2h，升温速率为5℃/min，自然冷却，以去离子水和乙醇洗涤3-4次，然后在60℃真空干燥后，得到所述铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂。实施例3本实施例为本专利技术公开的一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂，其制备方法包括如下步骤：(1)将2gβ-环糊精和0.7568g二水合氯化铜分散到60mL甲醇中，搅拌15min，得到悬浊液A；(2)将悬浊液A在80℃水浴锅中蒸干，得到固体产物A；(3)将固体产物A在6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将环糊精和铜源分散到溶剂中，搅拌，得到悬浊液A；/n(2)将悬浊液A蒸干，得到固体产物A；/n(3)将固体产物A烘干，研磨均匀，得到固体产物B；/n(4)将固体产物B进行焙烧，冷却、洗涤、干燥后，得到所述铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将环糊精和铜源分散到溶剂中，搅拌，得到悬浊液A；
(2)将悬浊液A蒸干，得到固体产物A；
(3)将固体产物A烘干，研磨均匀，得到固体产物B；
(4)将固体产物B进行焙烧，冷却、洗涤、干燥后，得到所述铜-酚羟基络合的类芬顿催化剂。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铜源为氯化铜、硝酸铜、醋酸铜和硫酸铜中的至少一种，所述铜源中铜离子与环糊精的摩尔比为(0.2-5)：1。


3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铜源中铜离子与环糊精的摩尔比为2:1。


4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，蒸干温度为60-90℃。


5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，蒸干温度为80℃。


6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡春，廖威翔，吕来，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44