[发明专利]表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法的工艺步骤和条件如下：

(1)先将三价铁盐和二价铁盐按质量比为1.5～2.5加入去离子水中，然后加入与四氧化三铁理论产量的质量比为1:3～1:10的非离子表面活性剂并搅拌使之充分溶解得到铁离子混合溶液；

(2)将铁离子混合溶液置于超声波发生器中，边超声震荡边滴加沉淀剂溶液直至体系pH达到11～12，再继续超声震荡10～30min，然后进行磁分离，产物依次用水、乙醇洗涤，干燥得到纳米四氧化三铁粉末；

(3)将纳米四氧化三铁粉末加入质量比为2:1～1:10的去离子水/小分子醇混合液中，超声震荡得到均匀的分散液，然后边超声震荡边加入以分散液的质量计为1:250～9:500的氨水，并加入与四氧化三铁质量比为10:1～1:10的无机酸酯改性剂，搅拌均匀后于35～65℃，50～200转/分钟下反应3～12h，进行磁分离，产物依次用水、乙醇洗涤，干燥即可。

2.根据权利要求1所述的表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法所用的三价铁盐和二价铁盐按质量比为1.5～2.0；非离子表面活性剂与四氧化三铁理论产量的质量比为1:3～1:5；去离子水/小分子醇的质量比为2:1～1:5；氨水与分散液的质量为3:250～9:500；反应温度为45～65℃，反应时间为3～6h。

3.根据权利要求1或2所述的表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法所用的三价铁盐和二价铁盐为硫酸铁/硫酸亚铁，氯化铁/氯化亚铁或硝酸铁/硝酸亚铁中的任一组；所用的非离子表面活性剂为吐温80、吐温20、司盘20、司盘60、壬基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中的任一种。

4.根据权利要求1或2所述的表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法所用的沉淀剂溶液是由有机酸盐和无机碱配制而成，其中有机酸盐的含量为0.05～0.5g/mL，无机碱的含量为1～5mol/L，且所用的有机酸盐为柠檬酸钠、柠檬酸钾、酒石酸钠或酒石酸钾中的任一种，所用的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的任一种。

5.根据权利要求3所述的表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法所用的沉淀剂溶液是由有机酸盐和无机碱配制而成，其中有机酸盐的含量为0.05～0.5g/mL，无机碱的含量为1～5mol/L，且所用的有机酸盐为柠檬酸钠、柠檬酸钾、酒石酸钠或酒石酸钾中的任一种，所用的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的任一种。

6.根据权利要求1或2所述的表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法所用的小分子醇为乙醇、正丙醇、异丙醇、正己醇或甘油中的任一种。

7.根据权利要求5所述的表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法所用的小分子醇为乙醇、正丙醇、异丙醇、正己醇或甘油中的任一种。

8.根据权利要求1或2所述的表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法所用的小分子醇为乙醇、正丙醇、异丙醇、正己醇或甘油中的任一种。

9.根据权利要求7所述的表面改性纳米四氧化三铁芬顿催化剂的制备方法，该方法所用的小分子醇为乙醇、正丙醇、异丙醇、正己醇或甘油中的任一种。上述方法中所用的无机酸酯改性剂为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯或钛酸乙酯中的任一种。

10.一种由上述方法制备的表面改性的纳米四氧化三铁芬顿催化剂，其特征在于该催化剂颗粒为核-壳结构的球形，直径为5～10nm，核为四氧化三铁，壳为二氧化钛或二氧化硅，其饱和磁化强度为34～65emu/g，且表面的壳结构不完整，可在pH为3.5～8.5的条件下催化双氧水分解，温度35℃时其催化效果是四氧化三铁的6～12倍。