[发明专利]催化剂MnFe2

说明书

本发明公开了一种催化剂MnFe₂O₄‑MIL‑53(Al)磁性复合材料、其制备方法和应用，将制备的金属有机骨架材料MIL‑53(Al)加入到合成MnFe₂O₄的金属盐前驱体中，通过溶胶凝胶法制备得到催化剂MnFe₂O₄‑MIL‑53(Al)复合材料。本发明制得的负载型MnFe₂O₄‑MIL‑53(Al)复合材料形貌为块状，且纳米颗粒MnFe₂O₄均匀分布在MIL‑53(Al)上。本发明催化剂MnFe₂O₄‑MIL‑53(Al)复合材料在PMS存在的条件下具有优良的催化降解难降解有机物的性能，对罗丹明B的降解率可达99％，且制备工艺简便，易于回收重复利用。

技术领域

本发明涉及一种催化剂、其制备方法和应用，特别是涉及一种负载催化剂MnFe₂O₄的复合材料、其制备方法和应用，还特别是涉及一种金属有机骨架材料MIL-53(Al)负载催化剂的复合材料、其制备方法和应用，还涉及一种降解水中难降解有机污染物罗丹明B的方法，应用于催化材料技术领域。

背景技术

高级氧化技术因能高效解决一些水污染控制问题，而在环境领域受到高度关注。基于硫酸根自由基(SO₄^-·)的高级氧化技术有着极大的优势，与·OH自由基相比，SO₄^-·自由基在中性条件下具有更高的氧化还原电位和更长的半衰期，因而能更有效与目标有机污染物反应，使其降解为有机小分子，乃至矿化为CO₂和H₂O等无机小分子。SO₄^-·可通过活化产生，Oxone 已是一种商品化学试剂，应用较为广泛，一些含有过渡金属的物质是PMS的最好活化剂，能使PMS产生强氧化性的SO₄^-·和·OH自由基，这些自由基往往能有效降解很多难降解有机污染物。

尖晶石型铁氧体(MFe₂O₄)可用于非均相活化PMS降解水中难降解有机物，其中M＝Co、 Cu、Mn、Zn等。与其它传统的催化剂相比，锰铁氧体(MnFe₂O₄)磁性材料，是一种环境友好性型材料，其制备简便，易采用磁分离回收，具有可重复使用的优势。但单一的MnFe₂O₄纳米颗粒，易团聚从而导致材料的比表面积降低、催化剂的活性位点及与有机物底物的接触面积减少，因而使催化降解反应效率和速率受到抑制。

金属有机骨架材料(MOFs)与现有的一种先进材料—介孔材料相比，具有更大的比表面积和可调的孔尺寸，其骨架金属离子与有机配体易实现功能化，因此，在气体吸附、光电材料、磁学性能以及催化反应等领域受到高度关注。其中，MIL-53(Al)因具有耐酸耐碱性、热稳定性等优异的性能，而在MOFs材料中脱颖而出。有研究证明了MIL-53(Al)作为复合材料催化剂中载体的优越性和可行性。但经可靠调查确定，还没有以硝酸锰、硝酸铁和MIL-53(Al)为原料，采用溶胶凝胶法，制备催化剂MnFe₂O₄-MIL-53(Al)复合材料的方法的专利申请和文献报道，而且将MnFe₂O₄和MIL-53(Al)两种单体进行复合需要独特的反应条件才能实现，这都成为需要解决的技术问题。

发明内容