一种多孔多面体制造技术

本发明专利技术一种多孔多面体

【技术实现步骤摘要】
一种多孔多面体Fe
‑
Co双金属废水处理催化剂制备方法


[0001]本专利技术涉及一种催化剂制备方法，特别是涉及一种多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属废水处理催化剂制备方法
。

技术介绍

[0002] 水是生命之源，是人类生存和发展的基础
。
随着工业的发展，各种污染物被排放到水体中，这给人类的生命健康带来严重的威胁
。
因此，高效去除水中难降解有机污染物是迫切需要解决的问题
。
目前，硫酸根自由基高级氧化技术在水处理领域被广泛应用
。
主要通过使用各种催化剂活化过硫酸盐，使其中的
O
‑
O
键断裂产生具有强氧化性的硫酸根自由基
、
羟基自由基等活性氧物种，这些活性氧物种会进一步与有机污染物反应而将其分解并转化为无毒的中间产物
、
水和二氧化碳
。
催化剂分为均相催化剂（过渡金属离子，如
Fe
2+
、Co
2+
、Cu
2+
等）和非均相催化剂（金属氧化物
、
碳基材料等）两大类
。
均相催化剂容易对水体造成污染，这严重限制了其在水污染控制中的应用
。
非均相催化中，催化效率将受到两个主要因素的影响，一是
PMS
和污染物在催化剂表面的吸附，二是在催化剂活性位点处活化
PMS
产生活性氧（
ROS
）
。
因此，制备具有丰富的反应活性位点和对
PMS
以及污染物有较好吸附能力的催化剂具有重要的意义
。
具有单金属活性位点的催化剂金属元素浸出率高，催化效率低，稳定性差
。
以双金属掺杂方案改进催化剂不仅可以丰富活性位点，促进金属活性位点的化合价太循环，从而增强活性位点的性能，并且双金属之间形成的强金属键可以抑制金属离子的浸出
。
但是传统的纳米颗粒形式的催化剂比表面积较小，不利于催化剂对污染物的吸附且在
PMS
吸附方面也没有明显优势
。
理论计算表明，氧空位的存在对于提高催化剂对
PMS
的吸附具有重要作用
。
因此，在催化剂中引入氧空位以提高催化剂对于
PMS
的吸附能力
。
同时，为了提高催化剂对于污染物的吸附能力，本专利技术设计了一种多孔的多面体结构
。
金属
‑
有机骨架（
Metal
‑
Organic Frameworks
）是一种具有高孔隙率
、
低密度
、
大比表面积
、
孔道规则等优点
。
其恰好满足催化剂的结构需求
。
因此，本专利技术以掺杂双金属的
MOF
为前驱体制备一种富含氧空位的多孔多面体双金属催化剂，用于水环境修复，以解决当前同类催化剂存在的问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属废水处理催化剂制备方法，该方法采用水热以及高温煅烧方法制备出富含氧空位的多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属催化剂，该催化剂制备方法简单且能高效去除水中难降解的有机污染物，达到无害化
、
保护水环境的目的
。
而且该催化剂易于回收
、
金属离子浸出少，具有极好的催化活性和稳定性
。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属废水处理催化剂制备方法，所述方法的制备步骤如下：以
MOF
为前驱体，引入
Fe、Co
双金属，通过高温煅烧在引入氧空位的同时获得多孔
多面体形貌；以可溶性
Zn
盐
、
可溶性
Fe
盐和可溶性
Co
盐为富含氧空位的多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属催化剂的前驱体；首先将1‑
5 g 可溶性
Zn
盐
、0.1
‑
0.5 g 可溶性
Fe
盐和可溶性
Co
盐溶解于
50
‑
500 mL
醇溶液中搅拌
10
‑
90 min
形成溶液
A
；将2‑
10 g 咪唑类衍生物溶解于
50
‑
200 mL 醇溶液中搅拌
10
‑
90 min
形成溶液
B
；然后将
A
溶液和
B
溶液混合搅拌
10
‑
90 min
；最后将溶液转移到聚四氟乙烯高压釜中在
80
‑
200℃
下水热
100
‑
500 min
；并将所得沉淀用醇溶液洗涤，在
60
‑
100℃
下真空干燥6‑
10 h
；以此制备出掺杂
Fe、Co
双金属的
MOF
；再将掺杂
Fe、Co
双金属的
MOF
在
300
‑
700℃
的空气氛围中煅烧1‑
4 h
引入氧空位
。
[0005]所述的一种多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属废水处理催化剂制备方法，所述富含氧空位的多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属催化剂形貌为具有丰富孔隙的8‑
12
面体，孔径为
20
‑
50 nm
的介孔机构；催化剂中
O、Fe、Co
含量占比分别为
10
‑
20%、0.3
‑
1%、0.3
‑
1%。
其中，氧空缺含量为
30
‑
50%
，
Fe、Co
均以二价和三价的价态存在，二价
Fe、Co
所占比例分别为
70
‑
90%、40
‑
60%。
三价
Fe、Co
所占比例分别为
10
‑
30%、40
‑
60%。
[0006]所述的一种多孔多面体
Fe
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属废水处理催化剂制备方法，其特征在于，所述方法的制备步骤如下：以
MOF
为前驱体，引入
Fe、Co
双金属，通过高温煅烧在引入氧空位的同时获得多孔多面体形貌；以可溶性
Zn
盐
、
可溶性
Fe
盐和可溶性
Co
盐为富含氧空位的多孔多面体
Fe
‑
Co
双金属催化剂的前驱体；首先将1‑
5 g 可溶性
Zn
盐
、0.1
‑
0.5 g 可溶性
Fe
盐和可溶性
Co
盐溶解于
50
‑
500 mL
醇溶液中搅拌
10
‑
90 min
形成溶液
A
；将2‑
10 g 咪唑类衍生物溶解于
50
‑
200 mL 醇溶液中搅拌
10
‑
90 min
形成溶液
B
；然后将
A
溶液和
B
溶液混合搅拌
10
‑
90 min
；最后将溶液转移到聚四氟乙烯高压釜中在
80
‑
200℃
下水热
100
‑
500 min
；并将所得沉淀用醇溶液洗涤，在
60
‑
100℃
下真空干燥6‑
10 h
；以此制备出掺杂
Fe、Co
双金属的
MOF
；...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵焕新，尚小圆，吴丹，于慧鑫，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：