一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及环境水处理，具体涉及一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法及其应用

【技术实现步骤摘要】
一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及环境水处理，具体涉及一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]国内外对水体中有机污染物去除的常用方法包括：吸附法
、
膜分离法
、
生物处理法
、
高级氧化
/
还原法等
。
吸附法是一种常见的水处理方法，活性炭
、
离子交换树脂
、
沸石
、
针铁矿
、
碳纳米管等都被用作吸附剂去除水中的有机污染物，其中活性炭因比表面积大
、
成本低廉，是目前最常用的吸附剂，但大多在纯水配水中效果较好，应用于实际水体时由于废水中其他物质的干扰，处理效率远低于超纯水配水
。
离子交换树脂也常用于去除水中有机污染物，但水中共存离子会与有机污染物竞争交换点位，降低了其处理效率
。
膜分离是利用水中混合物通过特定膜的能力不同而将它们选择性分离的技术，但料液浓度降低及无机盐的加入对膜分离不利，水体中共存的腐殖酸会导致膜污染
。
生物处理法作为工业废水的主要处理技术，对有机污染物也有一定去除效果，但处理时间较长
。
[0003]高级氧化法是通过电
、
声
、
光产生强氧化性自由基如羟基自由基
、
硫酸根自由基
、
超氧自由基等，与有机污染物发生化学反应最终将其矿化为无毒的
CO2、
水和无机盐的过程
。
常见高级氧化法包括臭氧氧化法
、
光催化氧化法
、
电化学氧化法
、Fenton
法等
。
臭氧的氧化还原电位达
2.07V
，已被广泛用于水处理领域，具有反应速率快且无二次污染等优点，但由于自身氧化能力有限，产生
·
OH
效率也较低，处理过程中需持续通气，成本较高且降解不彻底
。
光催化氧化法是在紫外或可见光照射下，利用半导体的光电性质，经电子跃迁产生空穴和光生电子，与水中的
OH
‑
、O2反应产生
·
OH
，对有机污染物进行降解，
TiO2因具有光稳定性
、
无毒和高催化活性而应用最广，但其太阳光利用效率低，需进一步设计与改性
。
电化学氧化法降解效果较好，但方法能耗较高
。Fenton
法活性高，能将大部分有机污染物降解，但也存在以下不足：受水的
pH
值和组成影响大，催化剂难以回收再利用等
。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于制备一种抗干扰能力强
、
性能稳定
、
适合对宽
pH
范围的实际水体处理的新型钴锰双掺杂二氧化铈
(Co
‑
Mn
‑
CeO2)
异相催化剂，活化过一硫酸盐
(PMS)
产生强氧化性自由基
SO4‑
，
·
对水中的有机污染物进行高效降解
。
[0005]一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将铈盐
、
锰盐和钴盐共溶于蒸馏水中，超声处理得到透明溶液后，放于水浴锅中，恒温条件下搅拌处理，再加入
NH3·
H2O
，得到棕褐色的悬浮液后，依次进行搅拌和老化处理，得到反应产物，将反应物依次进行洗涤
、
烘干
、
研磨和煅烧处理后，制得钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂
。
[0007]进一步地，所述铈盐为硝酸铈水合物或醋酸铈水合物，所述锰盐为一水氯化锰
、
二水氯化锰
、
四水氯化锰或五水氯化锰中的一种，所述钴盐为氯化钴水合物或四水合乙酸钴
。
[0008]进一步地，以摩尔比为计，钴盐：锰盐：铈盐＝
2:2:6
，且钴盐为
0.2
‑
0.6mmol
，锰盐为
0.2
‑
0.6mmol
，铈盐为
0.6
‑
1.8mmol
，蒸馏水的用量为
100
‑
200mL
，
NH3·
H2O
的用量为2‑
10mL。
[0009]进一步地，恒温条件下搅拌处理的温度条件为
30
‑
50℃
，速度条件为
100
‑
1000rpm
，时间条件为
10
‑
30min。
[0010]进一步地，悬浮液的搅拌处理的速度为
100
‑
1000rpm
，时间条件为1‑
3h
，悬浮液老化处理的温度条件为
30
‑
50℃
，时间条件为6‑
18h。
[0011]进一步地，反应物洗涤的具体操作为采用水和无水乙醇交替离心洗涤多次
。
[0012]进一步地，反应物烘干的温度条件为
50
‑
80℃,
时间条件为
12
‑
24h
，煅烧处理在空气气氛条件下进行，以1‑
3℃/min
的升温速率进行升温至
300℃
，维持1‑
3h。
[0013]上述制备方法制得的一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂
。
[0014]上述的一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂，其特征在于，催化剂的粒径为
20
‑
50nm
，孔径为
10
‑
30nm。
[0015]上述的一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂在降解水体中有机污染物中的应用
。
[0016]本专利技术包括以下有益效果：
[0017](1)
本专利技术制备的
Co
‑
Mn
‑
CeO2催化剂合成方法简单
、
绿色环保，而且原材料价格低廉，容易实现大规模制备
。
[0018](2)
本专利技术的制备方法，将
Co、Mn
均匀分散在
CeO2体相中，促使
Co
‑
Mn
‑
CeO2表面和边缘形成大量氧和金属缺陷，可大幅提升催化剂氧化性能；引入具有多种价态的锰离子
(Mn
2+
/Mn
3+
/Mn
4+
)
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将铈盐
、
锰盐和钴盐共溶于蒸馏水中，超声处理得到透明溶液后，放于水浴锅中，恒温条件下搅拌处理，再加入
NH3·
H2O
，得到棕褐色的悬浮液后，依次进行搅拌和老化处理，得到反应产物，将反应物依次进行洗涤
、
烘干
、
研磨和煅烧处理后，制得钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂
。2.
根据权利要求1所述的一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法，其特征在于，所述铈盐为硝酸铈水合物或醋酸铈水合物，所述锰盐为一水氯化锰
、
二水氯化锰
、
四水氯化锰或五水氯化锰中的一种，所述钴盐为氯化钴水合物或四水合乙酸钴
。3.
根据权利要求1所述的一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法，其特征在于，以摩尔比为计，钴盐：锰盐：铈盐＝
2:2:6
，且钴盐为
0.2
‑
0.6mmol
，锰盐为
0.2
‑
0.6mmol
，铈盐为
0.6
‑
1.8mmol
，蒸馏水的用量为
100
‑
200mL
，
NH3·
H2O
的用量为2‑
10mL。4.
根据权利要求1所述的一种钴锰双掺杂二氧化铈异相催化剂的制备方法，其特征在于，恒温条件下搅拌处理的温度条件为
30
‑
50℃
，速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱书奎，吴水清，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：