一种活化过硫酸盐的催化剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种活化过硫酸盐的催化剂、制备方法及应用。该催化剂是以铜盐、铁盐和高钼酸盐为反应物，通过水热反应以实现在FeMoO4结构中锚定基于Cu的活性化合物而得到的Cu@FeMoO4复合材料。本发明专利技术提供的该催化剂由于在催化过硫酸盐时具有较快的反应动力学，因而可以有效地提高过硫酸盐对有机物的降解效率。以有效地提高过硫酸盐对有机物的降解效率。以有效地提高过硫酸盐对有机物的降解效率。

【技术实现步骤摘要】
一种活化过硫酸盐的催化剂、制备方法及应用


[0001]本专利技术水处理
，其主要涉及一种活化过硫酸盐的催化剂、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]近年来，铜基催化剂，由于其高反应活性和宽泛的pH适应性，在固相催化过硫酸盐高级氧化
得到了广泛的关注。最近的研究表明，复合零价铜(nanoscale zero
‑
valent copper，nZVC)对单过氧硫酸盐(PMS)的激活依赖于Cu
2+
/Cu
+
氧化还原循环，而且铜与铁结合制备铁铜双金属复合粒子，由于双金属氧化还原对之间的相互作用，其催化活性可得到提高。Lei等人报道了磁性CuO
‑
Fe3O4复合材料可以异相催化过硫酸盐(Sodium Persulfate，PS)用于降解苯酚；Nie等人研究指出Cu0/Fe3O4复合材料能有效激活PMS生成1O2(单线态氧)，诱导罗丹明B、亚甲基蓝、橙II、苯酚和4
‑
氯苯酚快速完全降解。
[0003]然而，现有技术中，基于Cu的过硫酸盐活化体系仍存在两个主要问题：1)Cu
2+
/Cu
+
缓慢的动力学循环；2)部分处理工艺中PS用量大，反应时间长，效率低。其中，一方面，Cu
2+
转化为Cu
+
的反应动力学迟缓问题，通常导致反应速率低，从而降低有机物降解效率；另一方面，水处理工艺中PS用量大、反应时间长、效率低等问题，又是制约水处理工艺实际应用的主要因素。
[0004]因此，本领域亟需开发一种高效、低成本的催化剂，以解决上述的技术问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种活化过硫酸盐的催化剂、制备方法及应用。具体内容如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种活化过硫酸盐的催化剂，所述催化剂为Cu@FeMoO4复合材料，是通过在FeMoO4结构中锚定基于Cu的活性化合物而得到的。
[0007]可选地，所述催化剂中Fe：Cu：Mo的摩尔比为4:1～1:1～2.5。
[0008]可选地，所述催化剂活化过硫酸盐时，所述催化剂与所述过硫酸盐的投加比为150mg/L：1～2mM。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种活化过硫酸盐的催化剂的制备方法，所述制备方法包括：
[0010]步骤1，将表面活性剂、铜盐、铁盐加入高钼酸盐溶液中，进行活化；
[0011]步骤2，将活化后的混合溶液置于反应釜中，进行水热反应；
[0012]步骤3，对水热反应后的反应体系进行后处理，得到活化过硫酸盐的催化剂。
[0013]可选地，在所述步骤1中，所述活化的时间为20～30min，所述活化的温度为20～30℃。
[0014]可选地，在所述步骤1中，
[0015]所述表面活性剂与所述高钼酸盐的摩尔比为：1:5～2:1；
[0016]所述铜盐与所述高钼酸盐的摩尔比为：3:1～1:2.5；
[0017]所述铁盐与所述高钼酸盐的摩尔比为：4:1～1:2.5。
[0018]可选地，在所述步骤1中，所述高钼酸盐可以为NaMoO4·
2H2O、(NH4)2MoO4·
4H2O中的任意一种；
[0019]所述表面活性剂为：无水柠檬酸，水杨酸；
[0020]所述铜盐为：Cu(NO3)2·
3H2O，CuCl2·
2H2O，CuSO4·
6H2O；
[0021]所述铁盐为：Fe(NO3)3·
9H2O，FeCl3·
6H2O，Fe2(SO4)3·
9H2O。
[0022]可选地，在所述步骤2中，所述水热反应的反应时间为5～6h，反应温度为180～210℃。
[0023]可选地，在所述步骤3中，所述后处理包括：
[0024]对所述反应体系，依次用去离子水和无水乙醇进行离心清洗；
[0025]对清洗后的产物进行干燥，所述干燥的时间为14～20h，干燥温度为55～60℃。
[0026]第三方面，本专利技术提供了一种活化过硫酸盐的催化剂的应用，所述应用包括：
[0027]将所述催化剂用于活化酸性水系中的过硫酸盐；或
[0028]将所述催化剂用于活化碱性水系中的过硫酸盐；或
[0029]将所述催化剂用于活化中性水系中的过硫酸盐。
[0030]本专利技术提供了一种活化过硫酸盐的催化剂、制备方法及应用。该催化剂是以铜盐、铁盐和高钼酸盐为反应物，通过水热反应以实现在FeMoO4结构中锚定基于Cu的活性化合物而得到的Cu@FeMoO4复合材料。相较于现有的铜基催化剂而言，本专利技术提供的催化剂至少具有以下优点：
[0031]一方面，通过以FeMoO4为基体结构，将基于Cu的活性化合物锚定在FeMoO4结构中，达到了增强结构稳定性的目的；另一方面，通过将基于Cu的活性化合物锚定在FeMoO4结构中，还进一步提高了FeMoO4的催化性能。此外，通过将基于Cu的活性化合物锚定在FeMoO4结构中，得到的Cu@FeMoO4复合材料，在催化过硫酸盐时具有较快的反应动力学，有效地提高了过硫酸盐对有机物的降解效率；同时由于其反应动力学较快，另一方面也减少了水处理工艺中PS用量和反应时间，提高了反应效率。
[0032]综上，本专利技术提供的活化过硫酸盐的催化剂，在水处理工艺中具有广阔的应用前景。
附图说明
[0033]图1示出了本专利技术实施例中活化过硫酸盐的催化剂的一种制备方法流程图；
[0034]图2(a)示出了不同药剂配比条件下制备的Cu@FeMoO4催化剂活化PS去除水中BPAF的去除效果图，图2(b)示出了不同药剂配比条件下制备的Cu@FeMoO4活化PS去除BPAF时的浸出浓度效果图；
[0035]图3示出了本专利技术实施例9制备的Cu@FeMoO4复合材料的SEM图；
[0036]图4示出了本专利技术实施例9制备的Cu@FeMoO4复合材料的EDS图；
[0037]图5示出了本专利技术实施例9制备的Cu@FeMoO4复合材料的FTIR图；
[0038]图6(a)示出了本专利技术实施例9制备的Cu@FeMoO4复合材料的全扫描谱图；图6(b)示出了本专利技术实施例9制备的Cu@FeMoO4复合材料中Cu 2p的光谱图；图6(c)示出了本专利技术实
施例9制备的Cu@FeMoO4复合材料中Fe 2p的光谱图；图6(d)示出了本专利技术实施例9制备的Cu@FeMoO4复合材料中Mo 3d的光谱图；
[0039]图7示出了不同体系下(仅Cu@FeMoO4、仅PS、Cu@FeMoO4和PS共存)对BPAF去除的效果图；
[0040]图8(a)示出了本专利技术实施例9制备的活化过硫酸盐的催化剂在不同pH下对活化PS去除BPAF的去除效果图，图8(b)示出了本专利技术实施例9制备的活化过硫酸盐的催化剂在不同pH下对活化PS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活化过硫酸盐的催化剂，其特征在于，所述催化剂为Cu@FeMoO4复合材料，是通过在FeMoO4结构中锚定基于Cu的活性化合物而得到的。2.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂中Fe：Cu：Mo的摩尔比为4:1～1:1～2.5。3.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂活化过硫酸盐时，所述催化剂与所述过硫酸盐的投加比为150mg/L：1～2mM。4.一种活化过硫酸盐的催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤1，将表面活性剂、铜盐、铁盐加入高钼酸盐溶液中，进行活化；步骤2，将活化后的混合溶液置于反应釜中，进行水热反应；步骤3，对水热反应后的反应体系进行后处理，得到活化过硫酸盐的催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述活化的时间为20～30min，所述活化的温度为20～30℃。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述表面活性剂与所述高钼酸盐的摩尔比为：1:5～2:1；所述铜盐与所述高钼酸盐的摩尔比为：3:1～1:2.5；所述铁盐与所述高钼酸盐的摩尔比为：4:1～1:2.5。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁若，刘杨，张建，周鹏，张永丽，童永飞，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：