[发明专利]一种氧化石墨烯负载的磁性铁金吸附/光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种可用于废水处理，尤其是硝基酚（如4-NP）的氧化石墨烯负载的磁性铁金吸附/光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

硝基酚类化合物作为一种重要的化工原料，在农药、医药、染料、炸药、造纸以及橡胶工业生产中有着重要的应用，并广泛存在与焦化及煤气生产企业排放的废水中，具有排放量大、难降解以及“致癌、致畸、致突变”等特点，它们在自然环境条件下不易分解，可随食物链的传递在生物机体内富集至相当高的浓度，对生态环境和人体健康是一种潜在的威胁，属于国家严格控制排放的有毒物质。然而人们对硝基酚类化合物在环境中的行为知之甚少，因此有关硝基酚类化合物污染的环境问题已成为环境科学界关注的焦点，并对其环境污染状况、迁移转化规律和消减技术等进行了研究。

目前，国内外含硝基酚类废水的处理方法主要有物化发，包括萃取法、吸附法、蒸汽法和盐析法等；化学法，包括化学沉淀法、化学氧化法、湿式催化氧化法等；生化法，包括生物膜法、活性污泥法等，虽然相对于物化法，生物处理法工艺操作管理方便，但由于有毒有机物废水毒性大、难降解、可生化性差，传统方法处理的额效果仍然不够理想。近几年来，光催化技术尤其是可见光催化技术作为新型的高级处理技术，以其反应迅速、降解彻底和操作简单以及维护费用低等优势逐渐成为研究的热点，其降解硝基酚类化合物也具有高效作用。

具有核壳结构的复合材料是一类具有双层或多层结构的粒子，一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成。这一类复合纳米离子的性质并不是原有属性的简单叠加：可以通过添加特定“外壳”使原始纳米离子拥有新的功能特性；也可以通过核原子与壳原子之间电子结构的互动调变，使新的粒子属性产生质变，表现出独特的光、电、催化等性质。其中双金属纳米离子也称“纳米合金”，可通过改变其组成、原子排列和尺寸来实现调节其化学与物理性质，因纳米合金在特殊的尺寸或组成下会表现出特定的稳定性，而纳米合金的表面结构、表面组成和聚集特性在决定其化学反应尤其是催化活性上尤为重要。

氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，是单一的原子层，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团，这些氧基功能团的存在使得其在水及四氢呋喃、乙二醇等极性有机溶剂中的分散稳定性相对于石墨烯显著提高，其在水中的亲水性和分散程度取决于边缘羧基的电离程度，所以可被看作弱酸性的阳离子交换材料，能和金属阳离子和带正电荷的有机物分子进行离子交换，具备作为水处理中吸附剂的应用潜力。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种氧化石墨负载的基磁性铁金吸附/光催化剂，在可见光下用于废水处理中硝基酚等难降解污染物的降解。本发明的另一目的是提供一种上述氧化石墨负载的基磁性铁金吸附/光催化剂的制备方法。本发明还有一目的是提供一种上述氧化石墨负载的基磁性铁金吸附/光催化剂的用途。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种氧化石墨负载的基磁性铁金吸附/光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）铁/金核壳纳米颗粒的制备：将15~25mL，0.075~0.125M抗坏血酸溶液加入3~5mL，0.075~0.0125M Fe(NO₃)₃ 溶液中，在氮气环境中反应进行15~25min，调节pH至3.8~4.2，加入3~5mL，0.075~0.0125M HAuCl₄溶液反应1-2小时，产物利用磁铁分离后水洗，20~25℃真空烘干；