[发明专利]一种高效金属配合物分子催化剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及环境催化材料领域，提供了一种高效金属配合物分子催化剂的制备方法及其应用。本发明是以含氮元素有机物作为配体，与Fe、Cu、Co、Ni其中之一的氯盐进行配位反应，最终合成一种金属配合物分子，该配合物可用于紫外光Fenton体系，在可见光下催化H₂O₂氧化降解有机物。本发明制备的催化剂具有制备简单、结构稳定及催化活性高等优点，具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于环境催化材料领域，涉及一种高效金属配合物分子催化剂的制备方法及其应用，适用于紫外光催化氧化降解工业废水中的有机污染物。

背景技术

随着我国工业化进程的加快，各类工业废水的排放量逐年增加，导致了水污染问题日益加重。工业废水中包含了高浓度有机废水，此类水主要是皮革、食品、医药、化工等工业生产过程中所产生的，其中含有大量毒性高、成分复杂、难降解的有机物，影响了人体健康、破坏了环境的可持续发展，因此，对于有机废水的无害化处理一直是人们关注的焦点。

随着环境标准的不断提高，生化法、吸附法、萃取法等传统的有机废水处理方法已经不能达到当下的要求，因此，亟需一种工艺简洁，处理效果好的有机废水处理方法。高级氧化技术是当下处理难降解有机废水最有效的方法之一，其中Fenton法作为高级氧化技术中的一种，以Fe²⁺作为催化剂，与H₂O₂作用生成大量的羟基自由基，将废水中的有机物氧化为无毒的小分子物质，以此法可以去除传统技术无法去除的难降解有机物，然而Fenton氧化法受pH限制(pH＝2-4)，实际处理时需要消耗大量的酸碱来调节pH，Fe³⁺转化为Fe²⁺的速度较慢，降低了整体的处理效率，且Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，生成大量难以处理的铁泥，以上缺点限制了Fenton氧化法的实际应用。

光Fenton氧化技术是近年来发展起来的新型高级氧化技术，该体系无需辅以高温高压，操作简单，并克服了传统Fenton法的缺点，避免对环境造成二次污染。紫外光的照射为反应提供了能量，可以促使反应生成更多的羟基自由基，提高H₂O₂的实际利用率，同时提升了催化剂的活化能，缩短反应时间。然而光Fenton法现今仍处于实验室阶段，投入工业应用的极少，这主要由于普通的光Fenton反应存在紫外光利用率低、运行成本高的问题，研究者仍在对技术进行不断的改进，目前，对于光Fenton法处理难降解有机物研究的主要方向，一是在体系中引入其他物质或将铁离子固载化，二是制备其他高效的催化剂以提高氧化效率。

过渡金属催化剂是以过渡金属为活性中心的一类金属配合物，其具有较高的催化活性和选择性且制备简单，是一项新型单活性中心催化剂，在该体系中，配体结构对催化剂的催化活性有着巨大的影响，细微的变化便可以很大程度上的改变催化剂的实际性能。研究表明，含氮原子双齿配体配位的过渡金属配合物具有较高的催化活性，并且能够增加中心金属原子的分散度，因此，本发明拟采用含氮有机物作为配体，制备一种高效的金属配合物分子催化剂应用于紫外光Fenton体系。

发明内容

本发明提供一种用于光Fenton反应处理工业废水中难降解有机物的高效、稳定的金属配合物分子催化剂的制备方法，旨在解决目前现有的光Fenton催化剂过氧化氢利用率低、催化活性低等缺陷。

为了实现上述目的，本发明通过调整有机配体以及中心金属原子的种类，来制备几种具有不同结构的光Fenton催化剂。

在本发明中，我们证实了该金属配合物分子催化剂在紫外光与H₂O₂的存在下，可以有效的催化降解废水中的氧氟沙星，具有潜在的规模化应用前景。

本发明所得催化剂结构式为A、B、C、D其中一种或二中以上：