[发明专利]一种铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂及其制备方法，在纤维素纳米晶上原位合成铜铁氧体，制得分散性改善和催化性能提高的铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂。制备方法包括以下步骤，步骤1，将纤维素纳米晶、水合氯化铜、水合三氯化铁、碱源和表面活性剂溶于有机溶剂中，分散均匀后得到混合溶液；步骤2，将混合溶液进行溶剂热反应，反应完成后将固体分离出来，洗涤，干燥，得到铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及一种铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工业和农牧业的不断发展，印染、石油化工、医药等领域所产生的硝基酚类物质逐步进入到环境中并形成新型污染，由于其具有一定的生物毒性，对硝基酚已被美国环保署以及我国环保部门列为“优先控制污染物”，对硝基酚在环境中存在一定的累积性和持久性，将对环境造成长期的危害，并因对硝基酚在环境中的长期暴露，可能导致土壤、地表水、地下水受到不同程度的污染。

铜铁氧体(CuFe₂O₄)具有高电导率、热稳定性和催化活性等特点，在电子、传感和催化中有广泛的应用，是普遍采用的用于降解对硝基酚的催化剂。然而，由于强磁性和分子间偶极力的作用，使得铜铁氧体出现易团聚、分散性差的问题，从而限制了其催化性能。为解决这个问题，一种方法是将铜铁氧体负载在载体上。但是，目前负载的铜铁氧体分散性仍然较差。

发明内容

本发明的目的在于克服当前铜铁氧体分散性差，催化性能有待进一步提高的问题，提供一种铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂及其制备方法，在纤维素纳米晶(CNC，NCC)上原位合成铜铁氧体，制得分散性改善和催化性能提高的铜铁氧体/纤维素纳米晶(CuFe₂O₄/CNC)催化剂。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂的制备方法，包括以下步骤，

步骤1，将纤维素纳米晶、水合氯化铜、水合三氯化铁、碱源和表面活性剂溶于有机溶剂中，分散均匀后得到混合溶液；

步骤2，将混合溶液进行溶剂热反应，反应完成后将固体分离出来，洗涤，干燥，得到铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂。

优选的，步骤1中，纤维素纳米晶的长度为150～250nm，直径为10～20nm。

优选的，步骤1中，混合溶液中纤维素纳米晶、水合氯化铜和水合三氯化铁的比例为：(0.06～0.2)g：0.1mmol：0.2mmol。

优选的，步骤1中，碱源为乙酸钠、氢氧化钠、氨水、尿素和碳酸钠中的一种或几种。

优选的，步骤1中，表面活性剂为聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种。

优选的，步骤1中，有机溶剂为乙二醇。

优选的，步骤1中，碱源为乙酸钠，表面活性剂为聚乙二醇，混合溶液中纤维素纳米晶、水合氯化铜、水合三氯化铁、乙酸钠和聚乙二醇的比例为：(0.06～0.2)g：0.1mmol：0.2mmol：(1～2)g：(0.25～0.75)g。

优选的，步骤1具体为：先将纤维素纳米晶溶于有机溶剂中，超声分散并机械搅拌，得纤维素纳米晶溶液，再向纤维素纳米晶溶液中加入水合氯化铜、水合三氯化铁、碱源、表面活性剂和有机溶剂，超声分散并机械搅拌后，得到混合溶液。

优选的，步骤2中，反应温度为190～210℃，反应时间为9～11h。

一种利用如上所述制备方法制得的铜铁氧体/纤维素纳米晶催化剂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：