一种非铁基多相类芬顿催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种非铁基多相类芬顿催化剂的制备方法，该方法是将三水合硝酸铜和均苯三甲酸依次加入到乙醇

【技术实现步骤摘要】
一种非铁基多相类芬顿催化剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于催化剂制备
，具体涉及一种非铁基多相类芬顿催化剂的制备方法及其在处理染料废水中的用途。

技术介绍

[0002]目前造纸、纺织、制药和印刷等行业容易产生了大量含有难降解的有机污染物废水，这些废水所含成分复杂、浓度高、可生化性差，并且有毒和致癌的，对生态环境和人类健康构成极大威胁。
[0003]迄今为止处理废水中的有机污染物的方法有吸附法、光催化法、膜分离法、高级氧化法等。在这些方法中，高级氧化法已被证明可以在短时间内高效处理废水中的有机污染物，在染料废水处理方面极具潜力，尤其是非均相芬顿/类芬顿技术，由于操作条件温和、制备成本低和操作简单等优点被广泛使用，研究表明多相类芬顿催化可以有效地解决传统芬顿技术存在的瓶颈问题。在过去的几十年里，许多非均相催化材料，比如金属氧化物、粘土、沸石、氧化石墨烯、碳材料、金属有机框架（MOFs）等被广泛应用于类芬顿降解。在众多催化剂中，金属节点与有机配体配位构建的MOFs是一类极具吸引力的周期性多孔材料，具有比表面积大、孔径可调、吸附性能强等优点，在催化类芬顿反应中具有应用潜力。据我们所知，大多数关于MOFs催化的类芬顿反应都集中在Fe基MOFs上。然而，铁在碱性条件下容易析出，极大的限制了其在工业上的大规模应用；HKUST
‑
1是一种Cu
‑
MOF材料，在酸配位下可以很容易地生成Cu
2+
/Cu
+
混合金属离子，但是严重的团聚问题，有限的电子传递能力，极大地阻碍了其在染料废水降解中的应用，其表现出较差的类芬顿降解性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种非铁基多相类芬顿催化剂的制备方法，该方法是将三水合硝酸铜和均苯三甲酸依次加入到乙醇
‑
水混合液中混匀后，在80
‑
140℃下进行水热反应，固液分离，固体洗涤干燥获得固体产物；将固体产物分散在含硝酸钴的甲醇溶液中，再加入含2
‑
甲基咪唑的甲醇溶液中搅拌10
‑
15小时，然后静置10
‑
15小时，固液分离，固体洗涤干燥即得非铁基多相类芬顿催化剂。
[0005]所述三水合硝酸铜和均苯三甲酸的摩尔比为1.5
‑
2:1，乙醇
‑
水混合液是乙醇和水按体积比1
‑
2:1的比例混合制得；固体产物与硝酸钴的质量比为0.1
‑
0.5:1，硝酸钴与2
‑
甲基咪唑的摩尔比为1:4
‑
8。
[0006]本专利技术另一目的是将上述方法制得的非铁基多相类芬顿催化剂应用在处理染料废水中，具体是将非铁基多相类芬顿催化剂添加到染料废水中，避光条件下搅拌吸附平衡后，加入H2O2进行类芬顿降解染料。
[0007]本专利技术与现有技术相比具有以下优点和效果：本专利技术催化剂制备工艺简单、环保低耗；制备的非铁基多相类芬顿催化剂去除效
果显著，具有重复使用性；能有效去除废水中的亚甲基蓝，相比于一般的催化剂更具性价比，在解决工业废水中与染料相关的实际污染问题方面具有很好的应用价值。
附图说明
[0008]图1为非铁基多相类芬顿催化剂的SEM图；图2为本专利技术用于亚甲基蓝降解处理的非铁基多相类芬顿催化剂的XPS图，其中a图为全谱，b图为Cu 2p，c图为Co 2p，Fresh表示使用前，Used表示使用后；图3分别为对比例1、对比例2和实施例1
‑
5用于亚甲基蓝的去除效果图；图4为非铁基多相类芬顿催化剂用于亚甲基蓝降解处理的循环效果图。
具体实施方式
[0009]为清楚阐述本
技术实现思路
，以下结合实例对本专利技术作进一步具体详细说明，但本专利技术保护范围并不限于所述内容，实施例中所用的化学试剂均为分析纯。
[0010]实施例中计算催化剂对亚甲基蓝的降解率公式如下：
[0011]其中，和分别表示溶液中亚甲基蓝的初始浓度和在时间t时的浓度；
实施例1
[0012]1、称取3mmol的三水合硝酸铜和2mmol的均苯三甲酸依次加入到24mL乙醇
‑
水混合液（体积比1:1）中，搅拌混匀后转移到带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在110℃进行水热反应，待水热釜冷却到室温后经过离心，固体用无水乙醇洗涤3次后，在80℃下真空干燥；2、取0.06589g步骤1干燥固体粉末加入到含0.5821g硝酸钴的甲醇溶液40mL中，超声30分钟，然后加入含0.6568g 2
‑
甲基咪唑的甲醇溶液40mL，室温下磁力搅拌12小时，静置12小时，离心，固体用甲醇洗涤3次后，在60℃下真空干燥得到非铁基多相类芬顿催化剂；3、配制50mL浓度为30mg/L的亚甲基蓝溶液并置于锥形瓶中，将30mg非铁基多相类芬顿催化剂加入到亚甲基蓝溶液中，在避光条件下磁力搅拌30分钟后，加入100
µ
L的H2O2进行类芬顿降解，用直径0.22
µ
m的滤头过滤，取滤液，紫外测定滤液在λ
max
=663 nm处的吸光度，计算催化剂对亚甲基蓝的降解率，在40min对亚甲基蓝的去除率分别达到90.98%。
实施例2
[0013]1、称取3mmol的三水合硝酸铜和2mmol的均苯三甲酸依次加入到24mL乙醇
‑
水混合液（体积比1:1）中，搅拌混匀后转移到带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在110℃进行水热反应，待水热釜冷却到室温后经过离心，固体用无水乙醇洗涤3次后，在80℃下真空干燥；2、取0.09225g步骤1干燥固体粉末加入到含0.5821g硝酸钴的甲醇溶液40mL中，超声30分钟，然后加入含0.6568g 2
‑
甲基咪唑的甲醇溶液40mL，室温下磁力搅拌12小时，静置12小时，离心，固体用甲醇洗涤3次后，在60℃下真空干燥得到非铁基多相类芬顿催化剂；本实施例催化剂的SEM图见图1，从图中可以看出大的Cu
‑
MOF晶体表面均匀地包覆
了小的金属有机骨架纳米颗粒Co
‑
MOF，证实了非铁基多相类芬顿催化剂的成功形成；本实施例制得的非铁基多相类芬顿催化剂使用前后的X射线光电子能谱（XPS）检测结果如图2所示，从图2a可以看出催化剂中在284.8 eV、398.84 eV、531.31 eV、781.27 eV 和 933.12 eV的峰归属于C1s、N 1s 、O 1s 、Co 2p和Cu 2p，表明复合材料存在C、N、O、Co、Cu元素。图2b的Cu 2p光谱中发现Cu
2+
的峰分别位于934.67 eV和954.24 eV，943.43 eV归属于震动卫星峰，Cu
+
的峰位于932.33 eV和952.24 eV，大约938 eV存在一个震动卫星峰。使用后，Cu
+
百分比含量从79.26本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非铁基多相类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于：将三水合硝酸铜和均苯三甲酸依次加入到乙醇
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水混合液中混匀后，在80
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140℃下进行水热反应，固液分离，固体洗涤干燥获得固体产物；将固体产物分散在含硝酸钴的甲醇溶液中，再加入含2
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甲基咪唑的甲醇溶液搅拌10
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15小时，然后静置10
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15小时，固液分离，固体洗涤干燥即得非铁基多相类芬顿催化剂。2.根据权利要求1所述的非铁基多相类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于：三水合硝酸铜和均苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡天丁，陈庆琳，陕绍云，田龙，梁威，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：