一种催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种催化剂及其制备方法和应用，具体说是一种纤维状共价有机框架材料负载铜离子催化剂的制备方法及应用。该催化剂为铜离子，包括Cu（I）和Cu（II）负载在直径1

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及废水催化脱色领域，尤其涉及一种新型纳米催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]印染和制药工业产生的有机有色废水体中有毒有害有机污染物的存在严重威胁水生生物和人类健康。基于金属/载体的非均相催化剂的处理技术是目前研究的热点。在存在催化剂的情况下，通过化学还原作用，有毒有机污染物可以转化为无毒或者低毒的中间产物，进而可利用微生物降解或回收循环利用，降低对其环境的威胁。其中，贵金属类纳米材料具有高比表面积，多反应位点，可快速催化脱色有机物，具有潜在的应用前景。然后，贵金属的高昂成本与废水处理的成本不相匹配，严重限制了贵金属催化剂的使用。
[0003]与贵金属相比，铜作为自然界普遍存在的金属，具有良好的电子转移能力，在催化领域具有广泛的应用前景。然而，铜很难单独作为催化剂使用，一方面催化效率偏低，另一方面，大量铜的存在会造成水体的二次污染。因此，使用高效的具有电子转移能力的活性载体，提升铜的催化活性，同时固定铜在载体表面。在众多活性载体中，共价有机框架即为一类具有高比表面积，高活性位点的半导体高分子材料。然而，共价有机框架材料是一类轻质高分子材料，对其回收利用需要使用高速离心等设备，一方面增加了催化的成本，另一方面降低了催化效率。
[0004]为了解决上述问题，本研究中创新性的使用纤维状共价有机框架材料作为载体负载铜，利用流动催化的方法实现了有机有色废水的连续高效脱色处理，同时解决了催化剂的回收问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供催化剂，使用纤维状共价有机框架材料作为载体负载铜，利用流动催化的方法实现了有机有色废水的连续高效脱色处理，同时解决了催化剂的回收问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术公开了一种催化剂，所述催化剂为负载有铜离子的纤维状共价有机框架材料，其中，铜离子与纤维状共价有机框架材料的重量比1：（5～200）。
[0007]进一步的所述铜离子为Cu（I）和Cu（II），摩尔比为1：（0.5～3），所述纤维状共价有机框架材料直径1～500nm，长径比1～1000。
[0008]进一步的所述纤维状共价有机框架材料通过如下方式获得：将单体化合物1,3,5
‑
三（4
‑
氨基苯）苯和2,5
‑
二乙烯基
‑
1,4苯二甲醛加入到反应容器中，将溶剂滴加到反应容器中；超声处理使其混合均匀，将催化剂滴加到反应容器中，在室温条件下，反应72小时；其中，1,3,5
‑
三（4
‑
氨基苯）苯和2,5
‑
二乙烯基
‑
1,4苯二甲醛二者的摩尔比为1：（1～2.5）；溶剂为乙腈溶液，催化剂为醋酸溶液；反应结束后，将上层产物取出，用有机溶剂反复洗涤直至上层液体变为无色，以来除去未反应的单体化合物；有机溶剂为四氢呋喃和无水乙醇；将洗涤处理后的产物在真空条件下加热60℃干燥处理12小时得
到纤维状共价有机框架材料。
[0009]本申请还公开了上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：1.0～5.0g纤维状共价有机框架材料与0.1g～3.0g硫酸铜加入到100mL，1
‑
5mg/L多巴胺溶液中搅拌均匀，得到黑色悬浮液，将此黑色悬浮液搅拌1～3小时，使铜离子均匀附着在纤维状共价有机框架材料表面，然后对溶液进行抽滤，再对固体进行洗涤，使用溶剂为乙醇和异丙醇，将洗涤处理后的产物在真空条件下加热60℃干燥处理12小时得到最终产物；本申请还公开了上述催化剂的应用，上述的铜离子/纤维状共价有机框架材料催化剂可在硼氢化钠作用下，对印染和制药工业产生的有机有色废水进行脱色处理。
[0010]进一步的，将铜离子/纤维状共价有机框架材料催化剂置于流动催化装置中，快速流动催化处理有机有色废水。
[0011]本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术催化剂使用纤维状共价有机框架材料负载铜离子，使铜离子有效负载。纤维状共价有机框架材料具有共催化效应，有效提高了铜离子的催化活性。
[0012]2.解决回收利用问题，同时提高生产效率。将铜离子/纤维状共价有机框架材料填充到固定柱中，利用流动催化实现有色废水长期连续流动催化，解决共价有机框架回收及连续生产问题。
附图说明
[0013]图1纤维状共价有机框架材料/铜离子扫描电镜图。
[0014]图2流动催化装置示意图。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]实施例一:纤维状共价有机框架材料的合成：为将单体化合物1,3,5
‑
三（4
‑
氨基苯）苯和2,5
‑
二乙烯基
‑
1,4苯二甲醛加入到反应容器中，将有机溶剂滴加到反应容器中。超声处理使其混合均匀，将催化剂滴加到反应容器中，在室温条件下，反应72小时；其中，1,3,5
‑
三（4
‑
氨基苯）苯和2,5
‑
二乙烯基
‑
1,4苯二甲醛二者的摩尔比为2：3；有机溶剂为乙腈溶液，催化剂为醋酸溶液；反应结束后，将上层产物取出，用有机溶剂反复洗涤直至上层液体变为无色，以来除去未反应的单体化合物；有机溶剂分别为四氢呋喃和无水乙醇。将洗涤处理后的产物在真空条件下加热60℃干燥处理12小时得到最终产物。
[0017]纤维状共价有机框架材料/铜催化剂的制备：5.0g纤维状共价有机框架材料与0.1g硫酸铜加入到100mL，1mg/L多巴胺溶液中搅拌均匀，得到黑色悬浮液，将此黑色悬浮液搅拌1小时，使铜离子均匀附着在纤维状共价有机框架材料表面，然后对溶液进行抽滤，再对固体进行洗涤，使用溶剂为乙醇和异丙醇，将洗涤处理后的产物在真空条件下加热60℃
干燥处理12小时得到最终产物。所得铜离子/纤维状共价有机框架材料催化剂，其中，铜离子与纤维状共价有机框架材料的重量比0.01：2.0。铜离子为Cu（I）和Cu（II），摩尔比为1：3，所述纤维状共价有机框架材料直径1
‑
500nm，长径比1
‑
1000。
[0018]铜离子/纤维状共价有机框架材料催化剂可在硼氢化钠作用下，对印染和制药工业产生的有机有色废水进行脱色处理。将铜离子/纤维状共价有机框架材料催化剂置于流动催化装置中，快速流动催化处理有机有色废水。其中，亚甲基蓝浓度为40mg/L，催化剂用量为500mg，在2000LMH的流速下，可以长期稳定的实现流动催化，催化效率为99.5%以上。
[0019]实施例二：纤维状共价有机框架材料的合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于：所述催化剂为负载有铜离子的纤维状共价有机框架材料，其中，铜离子与纤维状共价有机框架材料的重量比1：（5～200）。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述铜离子为Cu（I）和Cu（II），摩尔比为1：（0.5～3），所述纤维状共价有机框架材料直径1～500nm，长径比1～1000。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述纤维状共价有机框架材料通过如下方式获得：将单体化合物1,3,5
‑
三（4
‑
氨基苯）苯和2,5
‑
二乙烯基
‑
1,4苯二甲醛加入到反应容器中，将溶剂滴加到反应容器中；超声处理使其混合均匀，将催化剂滴加到反应容器中，在室温条件下，反应72小时；其中，1,3,5
‑
三（4
‑
氨基苯）苯和2,5
‑
二乙烯基
‑
1,4苯二甲醛二者的摩尔比为1：（1～2.5）；溶剂为乙腈溶液，催化剂为醋酸溶液；反应结束后，将上层产物取出，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖凤艳，于仁萍，孙蕾，陈凯迪，
申请(专利权)人：烟台职业学院，
类型：发明
国别省市：