[发明专利]立方纳米CeO2及其在邻氨基苯酚降解中的应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种立方纳米二氧化铈（CeO₂）及其作为模拟氧化酶在邻氨基苯酚降解中的应用。

背景技术

酶是高效的生物催化剂，几乎参与生物体内所有的反应。酶具有高效性、专一性、多样性和温和性的特点。天然酶在医药、化工、食品加工、环境保护和农业中都有重大的实际应用。但天然酶具有易变性失活、价格昂贵、提纯困难、储存和使用成本高等缺点，这都限制了它们的广泛应用。因此，模拟天然酶对底物的分子识别和高效催化的模拟酶的研究成为当务之急。

自2007年阎锡蕴研究小组首次发现四氧化三铁纳米颗粒具有过氧化物酶的催化活性以来，纳米材料模拟酶催化活性的探索立刻引起了高度关注。后来，人们陆续发现多种纳米材料如金纳米粒子、Co₃O₄、碳量子点、FeS、V₂O₅等也被发现具有类似过氧化物酶的活性，但这些模拟酶几乎都要以过氧化氢为氧化剂才能发生催化反应，这大大限制了这些材料潜在的应用前景。2009年，Perez团队发现CeO₂纳米颗粒不需要过氧化氢的存在，就可以氧化底物，具有模拟氧化酶的活性，但是关于CeO₂的应用尚缺少进一步研究。

含酚废水是一种对人体危害相当严重并且又普遍存在的工业废水，对含酚废水的治理常见的处理方法有物理法、化学法和生物法等，但是都很难满足彻底降解去除的要求。2-氨基酚，俗称邻氨基苯酚，是一种应用比较广泛的精细化工中间体，在医药生产、染料制备、橡胶合成、饲料、石油等领域中具有较为广泛的用途；因而含有邻氨基苯酚的污染废水是一种较为典型的含酚废水。由于含有邻氨基苯酚的生产废水浓度高、色度深、难降解、可生化性差，具有很大的毒性，处理起来比较麻烦，一般的处理分类废水的方法都很难有效处理氨基酚废水。而新型的纳米模拟氧化酶的出现为含酚废水的处理提供了一种新的解决方案，但目前尚未见到较好地将两者结合的报道。

发明内容

本发明提供了一种特定的立方纳米二氧化铈材料及其制备方法，并以此为基础提供了一种立方纳米二氧化铈作为模拟氧化酶在邻氨基苯酚降解中的应用的新的水处理方法。

本发明所采取的技术方案详细介绍如下。

一种立方纳米CeO₂，采用以下步骤制备而成：

（1）以Ce(NO₃)₃·6H₂O作为铈源，以尿素作为沉淀剂，以CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）作为表面活性剂；将Ce(NO₃)₃·6H₂O、CTAB、尿素溶于去离子水中，超声波溶解，直到溶液变成无色透明状；

各物料以摩尔比计，Ce(NO₃)₃·6H₂O︰CTAB︰尿素=2.28~2.32：0.24~0.30：9.03~9.37；优选配比为，2.3：0.27：9.2；

（2）将步骤（1）中溶液转移到内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中，160℃~200℃反应18~36h，优选180℃反应24 h，自然冷却到室温；

（3）将步骤（2）中冷却后的反应液用离心，优选10000r/min离心5分钟，取出沉淀物，沉淀物用无水乙醇和去离子水交替洗涤3次，烘箱干燥，60℃~80℃干燥3~6h，优选70℃的干燥5h，得到氧化铈前驱体；

（4）将步骤（3）中氧化铈前驱体在马弗炉里焙烧，400℃~600℃焙烧10~15h，优选500℃下焙烧12 h，得到浅黄色粉末状立方纳米二氧化铈。

所述立方纳米CeO₂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）以Ce(NO₃)₃·6H₂O作为铈源，以尿素作为沉淀剂，以CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）作为表面活性剂；将Ce(NO₃)₃·6H₂O、CTAB、尿素溶于去离子水中，超声波溶解，直到溶液变成无色透明状；

各物料以摩尔比计，Ce(NO₃)₃·6H₂O︰CTAB︰尿素=2.28~2.32：0.24~0.30：9.03~9.37；优选配比为，2.3：0.27：9.2；