一种非均相芬顿催化剂LaFeO3/3DOMCeO2及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种非均相芬顿催化剂LaFeO3/3DOMCeO2的制备方法，包括：S1、在水或水与乙醇的混合溶剂中，加入可溶性铈源和PMMA微球，搅拌和/或超声处理，保持搅拌状态下，于≤70℃蒸发得凝胶状物质，干燥，得载体前驱物；S2、将载体前驱物有氧焙烧，得三维有序大孔CeO2载体；S3、在镧盐、铁盐和络合剂的水溶液中，加入三维有序大孔CeO2载体，保持搅拌状态下，在≤70℃蒸发至凝胶状，陈化12h以上，抽滤，干燥滤饼，得催化剂前驱物；S4、将催化剂前驱物有氧焙烧，得三维有序大孔CeO2负载的LaFeO3非均相芬顿催化剂。相比现有均相芬顿催化剂，该催化剂具有更宽的pH适应范围、较低的Fe浸出浓度和更高的双氧水利用率。双氧水利用率。双氧水利用率。

A heterogeneous Fenton catalyst lafeo3/3domceo2 and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种非均相芬顿催化剂LaFeO3/3DOMCeO2及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机废水的催化处理
，尤其涉及一种非均相芬顿催化剂LaFeO3/3DOMCeO2及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，我国已经成长为世界上工业化体系最完善的国家，这样的工业化体系势必要求有强大的材料制造业体系做支撑。一些必不可少的有机化工材料生产，会产生大量的废水，带来水污染问题。难降解高有机氮废水是指含有大量难降解有机物并且有机氮浓度高的废水，特别是食品、医药、造纸、皮革等化工行业均会产生大量的难降解高有机氮废水。难降解高有机氮废水中大部分含有多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机农药等有毒难降解的有机污染物。这类废水不但毒性高，其中含有一些难降解的重氮基、硝基等化合物，而且还具有强碱或强酸的性质，很难利用生化法等传统方法处理。这类废水一旦排入环境将会对生态环境和人类健康安全造成极大影响。因此，高效清洁处理难降解高有机氮废水是一项非常紧急的任务。目前，缺乏处理难降解高有机氮废水的针对性研究，由于难降解高有机氮废水的特殊性，目前传统的处理方法很难满足处理要求，新工艺新方法的开发意义重大。
[0003]芬顿法通过Fe
2+
和H2O2之间的反应产生羟基自由基(
·
OH)，由于具有高氧化还原电位(2.73V)，
·
OH能够以非选择性方式降解有机物污染物，但芬顿反应需要在pH为强酸性环境下进行，且具有H2O2的反应利用率较低，所需试剂总量大，易产生大量铁泥的缺点。非均相芬顿法可以有效拓宽传统芬顿催化的pH适用范围，同时大大减少铁泥的产生，控制和减少二次污染。因此，非均相芬顿法在处理难降解高有机氮废水领域中拥有比较好的前景。催化剂是非均相芬顿研究的核心。钙钛矿型氧化物是与CaTiO3具有相同晶体结构的一大类化合物，其分子通式为ABO3。钙钛矿型氧化物因其稳定的晶型结构及晶格适应阳离子取代的巨大灵活性，已经成为非均相催化领域的研究热点。但是，传统的溶胶
‑
凝胶法制备的钙钛矿催化剂多以高度聚集的纳米级颗粒存在，其比表面积小，不利于活性位点的暴露，进而限制其催化活性。因此，新型钙钛矿复合材料或新的制备方法对于钙钛矿材料在非均相芬顿领域的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种非均相芬顿催化剂LaFeO3/3DOMCeO2，用于处理难降解高有机氮废水，该催化剂以三维有序大孔氧化铈为载体以钙钛矿型氧化物LaFeO3为催化活性成分，使催化活性成分具有很高分散度和更大的比表面积，从而使更多活性位点暴露出来，有更大机会与待降解有机物接触，解决现有均相芬顿催化pH适用范围窄、H2O2利用率低、铁泥产生量大等技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种非均相芬顿催化剂LaFeO3/3DOMCeO2的制备方法，包含如下步骤：
[0009]S1、制备载体前驱体：在水或水与乙醇的混合溶剂中，加入可溶性铈源和PMMA微球，搅拌和/或超声处理，保持搅拌状态下，于≤70℃蒸发溶剂得到凝胶状物质，干燥，得到载体前驱物；
[0010]S2、制备三维有序大孔CeO2载体：将载体前驱物在有氧环境下焙烧，得到三维有序大孔CeO2载体；
[0011]S3、制备催化剂前驱体：在溶解有镧盐、铁盐和络合剂的水溶液中，加入S2制备的三维有序大孔CeO2载体，保持搅拌状态下，在≤70℃蒸发水分至凝胶状，陈化12h以上，抽滤，将滤饼干燥，得到催化剂前驱物；
[0012]S4、制备催化剂：将所述催化剂前驱物在有氧环境下焙烧，得到三维有序大孔CeO2负载的LaFeO3非均相芬顿催化剂。
[0013]根据本专利技术的较佳实施例，S1中，溶剂中还添加有机酸；所述可溶性铈源为硝酸铈铵。硝酸铈铵具有热分解性，可分解为CeO2。有机酸可促进硝酸铈铵分解，且可通过焙烧去除有机酸。
[0014]优选地，S1中，硝酸铈铵与PMMA微球的质量比为3:4
‑
6。PMMA微球为聚甲基丙烯酸甲酯微球，直径约2μm，比重为1.15
‑
1.19，耐水、盐、弱酸，由于比重与水接近，可在搅拌或超声作用下较长时间处于悬浮分散状态，因此PMMA微球在凝胶状物质中的分布很均匀，制备的CeO2载体上的三维有序大孔结构均匀分布。PMMA微球在有氧焙烧下可被完全去除。
[0015]优选地，S1中，是在60℃蒸发溶剂得到凝胶状物质。
[0016]优选地，S2中，所述焙烧包括两阶段：先在400
‑
550℃焙烧2
‑
5h；然后在600
‑
850℃焙烧3
‑
6h，制得三维有序大孔CeO2载体。更优选为：先在500℃焙烧3h，再在800℃焙烧5h。
[0017]优选地，S3中，所述络合剂为柠檬酸。
[0018]优选地，S3中，络合剂为柠檬酸时，按照La离子、Fe离子计算，镧盐、铁盐和络合剂的摩尔比为1
‑
1.0015:1:2
‑
2.2。
[0019]优选地，S3中，将镧盐、铁盐和络合剂柠檬酸溶于水后，进行超声处理15
‑
40min，以加速充分溶解和分散，以及金属离子与络合剂之间发生螯合。
[0020]优选地，S3中，镧盐为六水合硝酸镧，铁盐为九水合硝酸铁。硝酸盐提供金属镧和铁离子，硝酸根很容易发生高温分解而完全去除。
[0021]优选地，S3中，每1摩尔Fe离子加入约0.9
‑
1.1mol的三维有序大孔CeO2载体；蒸发温度≤60℃；陈化时间为20
‑
24h，抽滤(一方面去除溶剂水，另一方面去除未被载体负载的金属盐)，将滤饼干燥得到催化剂前驱物。
[0022]优选地，S1中干燥温度是100
‑
110℃条件下鼓风干燥12h；S3中干燥温度是100
‑
110℃条件下鼓风干燥6h。
[0023]优选地，S4中，焙烧条件为：在空气或氧气条件下，先在280
‑
350℃焙烧2
‑
4h，再650
‑
800℃下焙烧2
‑
4h，最后在990
‑
1100℃焙烧4
‑
8h，得到三维有序大孔CeO2负载的LaFeO3非均相芬顿催化剂。更优选为：先在300℃焙烧3h，再在700℃下焙烧3h，最后在1000℃焙烧5h。
[0024]优选地，S2中，焙烧升温速率为100
‑
120℃/h；S4中，焙烧升温速率为240
‑
280℃/h。
[0025]第二方面，本专利技术提供一种非均相芬顿催化剂LaF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非均相芬顿催化剂LaFeO3/3DOMCeO2的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制备载体前驱体：在水或水与乙醇的混合溶剂中，加入可溶性铈源和PMMA微球，搅拌和/或超声处理，保持搅拌状态下，于≤70℃蒸发溶剂得到凝胶状物质，干燥，得到载体前驱物；S2、制备三维有序大孔CeO2载体：将载体前驱物在有氧环境下焙烧，得到三维有序大孔CeO2载体；S3、制备催化剂前驱体：在溶解有镧盐、铁盐和络合剂的水溶液中，加入S2制备的三维有序大孔CeO2载体，保持搅拌状态下，在≤70℃蒸发水分至凝胶状，陈化12h以上，抽滤，将滤饼干燥，得到催化剂前驱物；S4、制备催化剂：将所述催化剂前驱物在有氧环境下焙烧，得到三维有序大孔CeO2负载的LaFeO3非均相芬顿催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，溶剂中还添加有机酸；所述可溶性铈源为硝酸铈铵。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，硝酸铈铵与PMMA微球的质量比为3:4
‑
6。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述焙烧包括两阶段：先在400
‑
550℃焙烧2
‑
5h；然后在600
‑
850℃焙烧3
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6h，制得三维有序大孔CeO2载体。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸；按照La离子、Fe离子计算，镧盐、铁盐和络合剂的摩尔比为1
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1.0015:1:2
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2.2；每1摩尔Fe离子加入约0.9
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1.1mol的三维有序大孔CeO2载体；蒸发温度≤60℃；陈化时间为20
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24h，抽滤，将滤饼干燥得到催化剂前驱物。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李再兴，李超，陈平，陈晓飞，祁浩杰，张琴琴，张晨阳，邢倩，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：