[发明专利]一种CoFe2O4/g-C3N4磁性纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及材料技术领域，本发明公开了一种CoFe₂O₄/g‑C₃N₄磁性纳材料及其制备方法。本发明的方法包括制备g‑C₃N₄纳米片，再将g‑C₃N₄纳米片分散于乙二醇中，然后加入FeCl₃·6H₂O和CoCl₂·4H₂O完全溶解，最后加入乙酸钠，搅拌后烘箱中煅烧，最后得到黑色沉淀的CoFe₂O₄/g‑C₃N₄。本发明的CoFe₂O₄/g‑C₃N₄磁性纳米材料由于CoFe₂O₄纳米颗粒均匀分布于g‑C₃N₄纳米片上，从而阻止CoFe₂O₄纳米颗粒之间发生团聚，提供更多的活性位点以提高其催化活性。此外，由于CoFe₂O₄纳米颗粒本身具有磁性，颗粒之间有序分布在于g‑C₃N₄纳米片上形成一个更大的平面纳米材料，这种平面纳米材料比起单独的CoFe₂O₄纳米颗粒在磁场作用下能更快分离。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，更具体地说，是涉及一种CoFe₂O₄/g-C₃N₄磁性纳米材料及其制备方法。

背景技术

高级氧化法(Advanced oxidation processes,AOPs)又称深度氧化法，是利用氧化剂、催化剂、光、电超声波等技术，在反应中产生大量具有强氧化性的氧化活性物质(如·OH等)，并通过氧化活性物质与有机污染物之间的加合、取代、电子转移与断键等反应过程，将有机污染物分解成小分子有机物或彻底分解为CO₂、H₂O等无机物的污水处理技术。

基于硫酸根自由基(SO₄^·-)的高级氧化技术(SR-AOPs)是近些年发展起来的一种高效去除难降解有机污染物的新技术。SR-AOPs的基本原理是利用过渡态金属或者通过热处理、电化学和紫外等方法活化过一硫酸盐(PMS) 或过二硫酸盐(PS)，从而产生SO₄^·-来降解有机污染物。和羟基自由基(·OH) 相比较，SO₄^·-具有更高的氧化还原电位和降解效率以及更宽的pH适用范围、反应不会二次污染，而基于·OH的Fenton反应则会产生大量的铁泥需要后续处理；SR-AOPs对有机物的矿化程度高，脱毒效果更好；此外还有操作简便、环境友好、干扰因素少、稳定性高等优点。其中，基于Co²⁺催化剂的均相催化氧化技术得到了较为广泛的应用，具有操作简便、反应迅速等优点。但由于催化剂难以回收再利用，因此依然存在成本高的问题，并且 Co²⁺的流失还会造成潜在的二次污染。与之相比，非均相催化氧化技术将催化剂钴固定在载体上，能很方便的从水中分离回用，从而避免了以上问题。

目前，大量有关负载型钴催化剂应用到高级氧化技术中处理废水的研究正在进行。这些现有技术，虽然在解决均相催化体系固有问题上取得了一定的成果，但是大部分的非均相催化剂在实际应用于SR-AOPs时，仍然存在固有的缺陷：(1)单独的钴纳米颗粒在运行过程中由于其高的表面能而不可避免的发生团聚，从而导致其催化活性下降，也会影响其循环使用；(2)在水溶液中由于催化剂活性位点的直接暴露必然导致有毒的钴离子溶出，对环境产生不利影响；(3)尽管非均相催化剂相对于均相催化剂易于回收，但是在实际应用过程中多采用离心分离，这仍然会产生很高的能耗。因此，为了打破这些限制，研发一种新型高效的钴基纳米催化剂是非常必要的。

发明内容