[发明专利]负载型高级氧化催化材料及其制备方法

说明书

本发明属于废水处理用催化材料领域，提供了一种负载型高级氧化催化材料及其制备方法，所述方法的步骤如下：(1)载体材料预处理；(2)将经过预处理的载体材料置于pH值为3～13的镀液中，在30～90℃搅拌至少5min，固液分离，将固相用水和有机溶剂洗净并干燥，即得完成化学镀的载体材料；(3)焙烧将完成化学镀的载体材料在200～1000℃有氧焙烧1～8h即得。该催化材料中，金属氧化物在载体材料表面均匀负载，这能有效提高负载的金属氧化物与载体材料之间的结合力并增加负载量，有利于延长催化材料的使用寿命、提高催化活性和有效缓解金属离子浸出造成的二次污染。

技术领域

本发明属于废水处理用催化材料领域，特别涉及一种负载型高级氧化催化材料及其制备方法。

背景技术

水污染问题已经成为日益严峻的危害人类健康和自然环境的问题。废水的有效处理能够从源头上遏制水污染问题。臭氧氧化、过硫酸盐氧化、Fenton氧化、光化学氧化、电化学氧化等高级氧化技术作为废水预处理和深度处理技术，已经广泛地用于降解废水中有毒难降解染物，降低废水的毒性，提高废水的可生化性。

高级氧化技术主要是利用催化剂催化双氧水、过硫酸盐、臭氧等氧化剂分解生成氧化电位更高的活性氧类(Reactive oxygen species,ROS)，ROS能非选择性地分解转化废水中的有毒难降解污染物，从而达到降低废水毒性、提高可生化性的目的。因此，高级氧化技术的核心是要开发配套的高效催化材料。高级氧化技术的催化过程分为均相催化和非均相催化。均相催化主要是利用溶解性金属盐作为催化剂，存在着催化剂不易回收且易导致重金属二次污染的问题。非均相催化主要是利用非溶解性的固态金属氧化物作为催化剂，非均相催化能克服均相催化存在的催化剂回收困难和二次污染的问题。

非均相催化采用的催化剂主要为负载型高级氧化催化材料，现有的负载型高级氧化催化材料主要是利用“浸渍+焙烧”的方法制备，即将载体材料浸渍到金属盐溶液中，利用吸附和离子交换等作用将金属离子扩散到载体材料表面，然后高温焙烧，在载体材料表面形成金属氧化物类催化剂。这种“浸渍+焙烧”的制备方法及其制备的催化材料存在以下不足：(1)负载在载体材料表面的金属氧化物以大颗粒形态存在，不够致密，与载体材料的结合力也较弱，在废水处理过程中由于搅拌剪切力的作用，金属氧化物容易脱落，在酸性环境下容易出现金属离子浸出的现象，这容易导致催化性能下降和催化剂使用寿命缩短，金属离子浸出还会造成二次污染，不利于催化材料的工程化应用；(2)大颗粒形态的金属氧化物离散地分布在载体材料材料表面，负载量有限且分布不均，催化活性还有待提高；(3)浸渍法仅通过离子交换或吸附将金属离子转移到载体载体材料表面，载体载体材料表面催化金属的负载量很难精确控制；(4)使用浸渍法负载多种金属离子时，同种金属离子往往容易聚集在一起，各种金属离子难以在载体材料表面均匀分布，焙烧后在载体材料表面形成的仍然是各种单独的金属氧化物，难以形成多元复合金属氧化物。因此，为了克服现有“浸渍+焙烧”法及其制备的负载型高级氧化催化材料存在的不足，有必要开发出催化性能更高和使用寿命更长的负载型高级氧化催化材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种负载型高级氧化催化材料及其制备方法，以提高催化材料的催化性能和延长催化材料的使用寿命。

本发明提供的负载型高级氧化催化材料的制备方法，步骤如下：

(1)载体材料预处理

将载体材料清洗即完成预处理，或者将载体材料清洗、粗化即完成预处理，或者将载体材料清洗、粗化、敏化和活化即完成预处理，或者将载体材料清洗、粗化、一步式敏化-活化即完成预处理，或者将载体材料清洗、敏化和活化即完成预处理，或者将载体材料清洗、一步式敏化-活化即完成预处理；所述载体材料为微米级或毫米级的无机材料或高分子材料；

清洗是将载体材料用水或碱液清洗；

粗化是将清洗后的载体材料置于能够腐蚀载体材料的溶液中搅拌至少1min，然后固液分离，将固相用水洗净；