用于有机废水处理的氧化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于有机废水处理的氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、制备掺铈多孔氧化铝载体Al2O3@CeO2；S2、制备铜掺杂碳点Cu@CDs；S3、一锅水热法制备复合催化材料Al2O3@CeO2‑

【技术实现步骤摘要】
用于有机废水处理的氧化催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及废水处理材料领域，特别涉及一种用于有机废水处理的氧化催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]臭氧催化氧化技术是一种高效的废水深度处理技术，是近年来污水处理领域内的应用热点。与臭氧作为单独氧化剂相比，臭氧在催化剂的作用下形成的羟基自由基(
·
OH)。与有机物的反应速率更高、氧化性更强，几乎可以氧化所有的有机物。催化剂可以催化臭氧将水中有机物直接氧化为CO2和H2O，或者将大分子有机物氧化分解成小分子，使其更容易被降解。
[0003]臭氧催化剂根据不同形态可分为两类:一类是均相催化剂，主要利用溶液中金属(离子)的催化作用；另一类是非均相催化剂，主要利用固态金属、金属氧化物或负载在载体上的金属或金属氧化物的催化作用。均相催化臭氧氧化技术可以有效提高有机物的分解和矿化效率，但是金属离子回收难的问题限制了这一技术的推广。而非均相催化剂能够在一定程度上解决了金属离子的回收问题，且具有高效率、高强度、长寿命等显著特点，是新一代臭氧催化氧化的理想催化剂。
[0004]目前的非均相催化剂通常利用过渡金属及其氧化物，或是其他金属元素为主要的催化活性成分，例如专利CN115282979B公开的一种改性锰基非均相臭氧催化剂的制备方法及应用、专利CN112569941B公开的高分散钴基氨氮净化臭氧催化剂的制备方法及其产品和应用、CN110280251B一种用于深度处理的铁酸镧臭氧催化剂及其制备方法等，此类方案容易存在催化活性成分较单一、催化效率不高、再生性能不够的缺陷。
[0005]所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于有机废水处理的氧化催化剂及其制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于有机废水处理的氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、制备掺铈多孔氧化铝载体Al2O3@CeO2；
[0009]S2、制备铜掺杂碳点Cu@CDs；
[0010]S3、一锅水热法制备复合催化材料Al2O3@CeO2‑
FeMnO
‑
Cu@CDs
‑
Go：
[0011]S3
‑
1、取步骤S1制备的Al2O3@CeO2、羧基化氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散，得到分散液1；
[0012]S3
‑
2、取步骤S2制备的Cu@CDs加入去离子水中，超声分散，得到分散液2；
[0013]S3
‑
3、将锰盐加入去离子水中，搅拌至完全溶解，所得溶液加入到分散液1中，得到混合液A；
[0014]S3
‑
4、将亚铁盐、1,10
‑
菲罗啉、表面活性剂加入去离子水中，搅拌，所得溶液加入到分散液2中，超声分散，得到混合液B；
[0015]S3
‑
5、将混合液A与混合液B混合，并加入双氧水，搅拌，所得反应混合物转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热下反应，反应结束后冷却至室温，过滤，固体产物洗涤，真空干燥，得到所述复合催化材料Al2O3@CeO2‑
FeMnO
‑
Cu@CDs
‑
Go。
[0016]优选的是，所述步骤S1具体为：
[0017]S1
‑
1、将硝酸铈、硝酸铝加入去离子水中，搅拌溶解，然后加入尿素、1十二烷酸，搅拌；
[0018]S1
‑
2、向步骤S1
‑
1得到的混合物中滴加氨水，调节pH值为9
‑
11，然后在70
‑
95℃下搅拌反应6
‑
20h，过滤，固体产物用去离子水洗涤，90
‑
120℃下干燥3
‑
9h，然后在650
‑
800℃下煅烧3
‑
8h，得到掺铈多孔氧化铝载体。
[0019]优选的是，所述步骤S1具体为：
[0020]S1
‑
1、将0.01
‑
0.04mol硝酸铈、0.025
‑
0.1mol硝酸铝加入200
‑
1000mL去离子水中，搅拌溶解，然后加入0.75
‑
3g尿素、1.15
‑
4.6g十二烷酸，搅拌10
‑
30min；
[0021]S1
‑
2、向步骤S1
‑
1得到的混合物中滴加质量浓度为10
‑
20％的氨水，调节pH值为10，然后在80℃下搅拌反应12h，过滤，固体产物用去离子水洗涤，105℃下干燥6h，然后在780℃下煅烧6h，得到掺铈多孔氧化铝载体。
[0022]优选的是，所述步骤S2具体为：
[0023]将酒石酸、4
‑
氨基
‑2‑
巯基嘧啶、醋酸铜、N,N
‑
二甲基乙酰胺加入去离子水中，超声分散，所得分散液转移至反应釜中，170
‑
230℃下反应4
‑
12h，冷却至室温，用截留分子量为1000
‑
1500D的透析袋透析6
‑
24h，取透析袋内的液体冷冻干燥，得到铜掺杂碳点。
[0024]优选的是，所述步骤S2具体为：
[0025]将0.6
‑
2.4g酒石酸、0.22
‑
0.95g 4
‑
氨基
‑2‑
巯基嘧啶、0.18
‑
0.8g醋酸铜、5
‑
36mL N,N
‑
二甲基乙酰胺加入100
‑
400mL去离子水中，超声分散15
‑
90min，所得分散液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，195℃下反应8h，冷却至室温，用截留分子量为1200D的透析袋透析10h，取透析袋内的液体冷冻干燥，得到铜掺杂碳点。
[0026]优选的是，所述锰盐包括硫酸锰和高锰酸钾，且硫酸锰:高锰酸钾的质量比为1:1
‑
1:4；
[0027]所述亚铁盐为四水合氯化亚铁，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
[0028]优选的是，所述羧基化氧化石墨烯通过以下方法制备得到：
[0029]将20
‑
50mg氧化石墨烯加入50
‑
100mL去离子水中，超声分散15
‑
45min，然后加入1.5
‑
3.5g氢氧化钠和2
‑
4g一氯乙酸，40
‑
55℃下超声处理1
‑
5h，过滤，固体产物用去离子水洗涤至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于有机废水处理的氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备掺铈多孔氧化铝载体Al2O3@CeO2；S2、制备铜掺杂碳点Cu@CDs；S3、一锅水热法制备复合催化材料Al2O3@CeO2‑
FeMnO
‑
Cu@CDs
‑
Go：S3
‑
1、取步骤S1制备的Al2O3@CeO2、羧基化氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散，得到分散液1；S3
‑
2、取步骤S2制备的Cu@CDs加入去离子水中，超声分散，得到分散液2；S3
‑
3、将锰盐加入去离子水中，搅拌至完全溶解，所得溶液加入到分散液1中，得到混合液A；S3
‑
4、将亚铁盐、1,10
‑
菲罗啉、表面活性剂加入去离子水中，搅拌，所得溶液加入到分散液2中，超声分散，得到混合液B；S3
‑
5、将混合液A与混合液B混合，并加入双氧水，搅拌，所得反应混合物转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加热下反应，反应结束后冷却至室温，过滤，固体产物洗涤，真空干燥，得到所述复合催化材料Al2O3@CeO2‑
FeMnO
‑
Cu@CDs
‑
Go。2.根据权利要求1所述的用于有机废水处理的氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：S1
‑
1、将硝酸铈、硝酸铝加入去离子水中，搅拌溶解，然后加入尿素、1十二烷酸，搅拌；S1
‑
2、向步骤S1
‑
1得到的混合物中滴加氨水，调节pH值为9
‑
11，然后在70
‑
95℃下搅拌反应6
‑
20h，过滤，固体产物用去离子水洗涤，90
‑
120℃下干燥3
‑
9h，然后在650
‑
800℃下煅烧3
‑
8h，得到掺铈多孔氧化铝载体。3.根据权利要求2所述的用于有机废水处理的氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：S1
‑
1、将0.01
‑
0.04mol硝酸铈、0.025
‑
0.1mol硝酸铝加入200
‑
1000mL去离子水中，搅拌溶解，然后加入0.75
‑
3g尿素、1.15
‑
4.6g十二烷酸，搅拌10
‑
30min；S1
‑
2、向步骤S1
‑
1得到的混合物中滴加质量浓度为10
‑
20％的氨水，调节pH值为10，然后在80℃下搅拌反应12h，过滤，固体产物用去离子水洗涤，105℃下干燥6h，然后在780℃下煅烧6h，得到掺铈多孔氧化铝载体。4.根据权利要求1所述的用于有机废水处理的氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：将酒石酸、4
‑
氨基
‑2‑
巯基嘧啶、醋酸铜、N,N
‑
二甲基乙酰胺加入去离子水中，超声分散，所得分散液转移至反应釜中，170
‑
230℃下反应4
‑
12h，冷却至室温，用截留分子量为1000
‑
1500D的透析袋透析6
‑
24h，取透析袋内的液体冷冻干燥，得到铜掺杂碳点。5.根据权利要求2所述的用于有机废水处理的氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：将0.6
‑
2.4g酒石酸、0.22
‑
0.95g 4
‑
氨基
‑2‑
巯基嘧啶、0.18
‑
0.8g醋酸铜、5
‑
36mL N,N
‑
二甲基乙酰胺加入100
‑
400mL去离子水中，超声分散15
‑
90min，所得分散液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，195℃下反应8h，冷却至室温，用截留分子量为1200D的透析袋透析10h，取透析袋内的液体冷冻干燥，得到铜掺杂碳点。6.根据权利要求1所述的用于有机废水处理的氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所
述锰盐包括硫酸锰和高锰酸钾，且硫酸锰:高锰酸钾的质量比为1:1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭长飞，朱仁俊，
申请(专利权)人：江苏建霖环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：