一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂及其制备方法，本发明专利技术以FeCl3·

【技术实现步骤摘要】
一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年，我国经济水平快速增长，工业规模不断加大，随之产生的工业废水对生态环境构成了巨大威胁。工业废水种类繁多、浓度高、成分复杂，通常含有大量有毒有害物质，如不进行有效处理会严重污染自然水体环境，进而危害人类的身体健康。高级氧化技术以其强氧化性和高效降解有机污染物而受到广泛的重视，其主要特征在于能原位产生高活性的羟基自由基。羟基自由基具有很强的氧化性，可以快速氧化水体中几乎所有的污染物，从而有效降解废水的化学需氧量，达到无害化的目的。作为一种重要的高级氧化技术，芬顿氧化技术已经广泛应用于工业废水处理。然而，传统的均相芬顿氧化技术需要大量的酸来调节溶液pH值，催化剂分散于溶液中难以回收，重复利用率低，而且体系中的铁离子和亚铁离子也需要后续进一步处理从而增加处理成本。因此，开发异相负载型芬顿催化剂成为了解决传统芬顿氧化技术问题的重要途径。
[0003]介孔二氧化硅是一种具有良好机械性能的新型纳米材料。它具有高度有序的多孔道结构、巨大的比表面积和孔径均匀分布等优点，而且负载后的催化剂可以通过简单的沉淀、过滤等方法与反应体系分离。负载催化剂后的介孔二氧化硅的孔道结构并没有发生明显的改变，同样具有规整的孔径，因此负载的催化剂都均匀地分布在孔道表面上，孔道内的空间限域效应可以极大改善催化剂的微环境，从而显著提高催化性能。然而，负载型芬顿催化剂仍然存在催化效率不够高和活性位点数量较少等问题，而且负载型催化剂的析出问题仍然没有得到很好的解决。
[0004]因此，一种催化性能高、稳定性好、成本低廉的介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂及其制备方法亟待提出。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂及其制备方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]本专利技术第一目的提供一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂，以FeCl3·
6H2O为铁源，以CuCl2·
2H2O为铜源，两者溶解后通过浸渍法负载于介孔二氧化硅内孔道表面，得到介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂。
[0008]优选的，所述介孔二氧化硅为磺酸基修饰介孔二氧化硅微球，所述介孔二氧化硅的粒径为1.0～5.0um，所述介孔二氧化硅的孔径为5～30nm，所述介孔二氧化硅的比表面积为100～400m2/g。
[0009]优选的，所述介孔二氧化硅的粒径为2.0～3.0um，所述介孔二氧化硅的孔径为15～20nm，所述介孔二氧化硅的比表面积为200～300m2/g。
[0010]优选的，所述铁铜氯氧化合物为氯氧化铁和氯氧化铜的混合物。
[0011]优选的，所述FeCl3·
6H2O与CuCl2·
2H2O的摩尔比为(3.5～4.5):1，所述介孔二氧化硅的质量与FeCl3·
6H2O的质量之比为1：(0.8～1.0)。
[0012]优选的，所述FeCl3·
6H2O与CuCl2·
2H2O的摩尔比为4:1，所述介孔二氧化硅的质量与FeCl3·
6H2O的质量之比为1：0.9。
[0013]本专利技术第二目的提供一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1、将FeCl3·
6H2O和CuCl2·
2H2O溶解于盐酸溶液中得到溶液A；
[0015]S2、将介孔二氧化硅均匀分散于去离子水中得到溶液B；
[0016]S3、将溶液A缓慢加入到溶液B，并不断进行搅拌，反应完成后过滤，干燥，得到二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂的前驱体；
[0017]S4、将步骤S3中的二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂的前驱体进行煅烧，清洗，干燥，得到二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂。
[0018]优选的，所述步骤S1中，FeCl3·
6H2O与CuCl2·
2H2O的摩尔比为(3.5～4.5):1。
[0019]优选的，所述步骤S1中，所述FeCl3·
6H2O与CuCl2·
2H2O的摩尔比为4:1。
[0020]优选的，所述步骤S2中，所述介孔二氧化硅的质量与步骤S1中FeCl3·
6H2O的质量之比为1：(0.8～1.0)。
[0021]优选的，所述步骤S2中，所述介孔二氧化硅的质量与步骤S1中FeCl3·
6H2O的质量之比为1：0.9。
[0022]优选的，所述步骤S3中，搅拌在50～80℃水浴下进行，搅拌时间为30～60min，干燥温度为100～120℃，干燥时间为10～15h。
[0023]优选的，所述步骤S3中，搅拌在60～70℃水浴下进行，搅拌时间为40～45min，干燥温度为105～110℃，干燥时间为12～13h。
[0024]优选的，所述步骤S4中，煅烧为将二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂的前驱体升温至100～120℃，保温30～60min，再升温至400～450℃，保温80～110min；煅烧的升温速率为8～12℃/min。
[0025]优选的，所述步骤S4中，煅烧为将二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂的前驱体升温至105～110℃，保温40～50min，再升温至420～430℃，保温90～100min，煅烧的升温速率为10～11℃/min。
[0026]优选的，所述步骤S4中，清洗为使用水和丙酮交替清洗。
[0027]本专利技术相较于现有技术，具有以下有益效果：
[0028]1、采用本专利技术制备方法制备的介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂具有催化效率高、反应pH值宽、稳定性能好、制备成本低、可回收利用等优点，很好地解决了传统均相芬顿氧化的技术问题，具有非常好的应用前景。氯氧化铁具有通过范德华力相互作用结合在一起的堆叠铁层特殊结构，氯氧化铁中的铁离子很容易通过与参杂的氯氧化铜发生电子转移而还原为亚铁离子，因而可大大提高芬顿反应效率。
[0029]2、本专利技术制备介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂时，使用FeCl3·
6H2O、CuCl2·
2H2O和介孔二氧化硅为原料，其价格低廉、来源丰富、环境友好，同时所使用的制备工艺简单，操作方便，质量可控，可大批量生产，非常适合于工业化要求，具有非常大的应用前景。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例1得到的催化剂以及对照组对制药废水总有机碳(TOC)去除效果图；
[0031]图2是本专利技术实施例1得到的催化剂对制药废水处理前后紫外可见光吸收曲线图；
[0032]图3是本专利技术实施例1得到的催化剂进行回收利用时对制药废水总有机碳(TO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂，其特征在于，以FeCl3·
6H2O为铁源，以CuCl2·
2H2O为铜源，两者溶解后通过浸渍法负载于介孔二氧化硅内孔道表面，得到介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂。2.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂，其特征在于，所述介孔二氧化硅为磺酸基修饰介孔二氧化硅微球，所述介孔二氧化硅的粒径为1.0～5.0um，所述介孔二氧化硅的孔径为5～30nm，所述介孔二氧化硅的比表面积为100～400m2/g。3.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂，其特征在于，所述铁铜氯氧化合物为氯氧化铁和氯氧化铜的混合物。4.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂，其特征在于，所述FeCl3·
6H2O与CuCl2·
2H2O的摩尔比为(3.5～4.5):1，所述介孔二氧化硅的质量与FeCl3·
6H2O的质量之比为1：(0.8～1.0)。5.一种介孔二氧化硅负载铁铜氯氧化合物芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将FeCl3·
6H2O和CuCl2·
2H2O溶解于盐酸溶液中得到溶液A；S2、将介孔二氧化硅均匀分散于去离子水中得到溶液B；S3、将溶液A缓慢加入到溶液B，并不断进行搅拌，反应完成后过滤，干燥，得到二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨腊祥，薛福海，周洁琼，
申请(专利权)人：邵阳学院，
类型：发明
国别省市：