[发明专利]一种类过氧化氢酶催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及类酶催化领域，特别涉及多铁磁性材料铁酸铋(BiFeO₃)具有类过氧化氢酶的催化活性，它能在近中性、室温和无特殊外加能量(指超声、微波加热、强光辐照等)的条件下有效活化过氧化氢(H₂O₂)产生强氧化性的羟自由基，从而使有机污染物降解并矿化，可应用于过氧化氢含量的检测和水污染处理。

技术背景

环境污染特别是水污染是制约我国经济发展的焦点问题之一。微生物法是最常见的污水处理方法，但由于许多工业废水中含有大量的高毒性、难降解的有机污染物，用传统微生物法处理这类废水时会导致微生物无法正常生长甚至死亡而失效。近年来，人们试图将二氧化钛光催化技术用于处理工业废水，但由于现有光催化技术存在光能量利用率和量子效率低下等不足，从而严重限制了其实际应用价值。

经典的Fenton反应(Fe²⁺和H₂O₂)能产生大量的具有强氧化性能力的羟自由基，已经被广泛应用于废水的处理。但此方法在实际应用中也存在一些问题，如Fenton反应一般只适用于pH小于3的酸性体系，且Fe²⁺是消耗剂，导致大量铁泥的产生，从而使得后处理过程即耗时又费力。进而人们开始研究各种新的改进技术。如有人利用紫外光或直流电来加速Fe³⁺转化为Fe²⁺，以便提高Fenton反应的循环利用率，但此光Fenton或电Fenton技术在实际应用过程中仍然存在能耗大、处理费用高等问题。赵进才等人(Ji，H.；Song，W.；Chen，C.；Yuan，H.；Ma，W.；Zhao，J.Environ.Sci.Technol.2007，41，5103-5107.)将有机配体与Fe³⁺或Fe²⁺配位生成有机配合物，并将这些有机配合物固载在离子交换树脂上。利用其对可见光(或太阳光)的吸收利用来实现Fe³⁺向Fe²⁺的转化，但此体系还是需要消耗外来能量，维持Fe³⁺与Fe²⁺的循环，达到有效活化H₂O₂的目的。