[发明专利]一种用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂的制备方法。该固体催化剂对难降解有机污染物具有较好的可见光催化性能，属于催化剂新材料技术和环境净化领域。

背景技术

目前，一般的工业废水可通过传统的工艺（如物理法、化学法、生物法及其组合工艺等）进行处理。然而，对于难降解且有毒有害的有机废水如染料废水、酚类废水等，传统的工艺往往不能在较短的时间内将其完全矿化。近年来，以产生氧化性自由基为主体的高级氧化技术引起了广大研究学者的极大兴趣。其中，Fenton体系以其较高的氧化性能和相对简单的工艺装置被认为是处理有毒有害且难生物降解的废水的最具有应用前景的技术之一。然而，传统的均相Fenton系统存在不可避免的弊端：（1）反应中作为催化剂的铁化合物易形成铁泥引起二次污染，增加了处理成本；（2）必须在pH小于3.0酸性介质中进行；（3）Fenton试剂大多数需要在紫外光照射下发生催化作用，而且H₂O₂利用率不高。

针对传统的均相Fenton系统的不足，非均相类Fenton氧化催化材料受到人们的广泛重视，研究较多的非均相催化剂是通过负载或者复合的方式将铁离子或铁的络合物固定到不同的载体上，使其在保证催化活性的同时容易分离回收并能够重复利用，避免二次污染。然而，常见的非均相光/Fenton催化剂，仍存在着稳定性较差、对有机污染物吸附富集能力较差，处理低浓度污染物效率低等不足。此外，大多数非均相光/Fenton催化体系，均使用紫外光，无法有效利用可见光。因此，如何设计简单易行、低成本的制备工艺，获得稳定性好、吸附能力强、可见光响应的非均相光/Fenton催化剂仍然是该领域的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂的制备方法，该制备方法简单易行，催化剂合成温度低、成本低廉，所制备的催化剂在较宽的pH条件下具有较好的可见光催化活性和催化稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）聚合羟基铁离子溶液的制备

①分别配制浓度为0.4mol/L的Fe(NO₃)₃溶液和浓度为0.2mol/L的Na₂CO₃溶液；

②在25℃持续搅拌的状态下，将Na₂CO₃溶液逐滴加入Fe(NO₃)₃溶液中，得到[Na]/[Fe]的摩尔比=1:1的溶液（即Na离子与Fe离子的摩尔比=1:1）；在25℃陈化24h后，得到红褐色的聚合羟基铁离子溶液；

2）聚合羟基铁海泡石复合物的制备

①配制浓度为2wt%的海泡石悬浮液（选用硅酸盐粘土海泡石为载体），并以Fe离子/海泡石=8~15mmol/g的比例将步骤1）中得到的溶液在60℃持续搅拌的状态下，逐滴加入到海泡石悬浮液中，并持续搅拌2h；

②在60℃陈化8h后，水洗离心2－5次，沉淀物于60~80℃干燥5h，得到用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂（或称聚合羟基铁海泡石复合Fenton催化剂）。

本发明用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂的制备，除了应用于制备聚合羟基铁海泡石复合物外，还可以用于制备其它可见光活性的粘土基Fenton催化剂，如铁/累托石、铁/凹凸棒石、铁/高岭土Fenton催化剂等。