[发明专利]Fe-PANI/沸石催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种Fe‑PANI/沸石催化剂及其制备方法，制备方法包括：将沸石浸泡在苯胺‑水溶液中，通过高温下FeCl₃的氧化性使得苯胺聚合，同时将溶液中的Fe(Ⅲ)、还原产生的Fe(Ⅱ)以及FeCl₃水解产生的H⁺掺杂于PANI中，制备出Fe‑PANI/沸石催化剂。本发明以沸石，苯胺，FeCl₃为原料，水为溶剂，直接利用FeCl₃高温下的氧化性促进苯胺聚合，同时掺杂Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、H⁺于PANI中，负载和掺杂两个过程同步完成，且反应后溶液为含铁及苯胺低聚物的酸性溶液，对环境危害性小，且极易处理。PANI具有很好的电子传输性能，可提高Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的转换效率，促进有机物的类芬顿降解进程。此外，Fe‑PANI/沸石在pH＝6条件下也有很高的活性，且可重复利用率高，是一种良好的类芬顿催化剂。

技术领域

本发明属于化学及水处理领域，涉及一种Fe-PANI/沸石催化剂及其制备方法。

背景技术

芬顿法的实质是二价铁离子(Fe²⁺)和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基，具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80V。另外，羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能高达569.3kJ具有很强的加成反应特性，因而Fenton试剂可无选择氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。

传统的芬顿技术在难降解有机污染废水处理中具有很广泛的应用，但其具有pH适用范围窄(3左右)、催化剂难以回收以及产生含铁污泥等缺陷。研究类芬顿催化剂可提高催化剂在中性条件下的活性，同时解决含铁污泥的产生，以及实现催化剂的回收利用问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Fe-PANI/沸石催化剂及其制备方法，以解决芬顿技术在中性条件下无活性及催化剂无法循环利用等缺陷问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

Fe-PANI/沸石催化剂的制备方法，包括：将沸石浸泡在苯胺-水溶液中，通过添加氧化剂及水热过程使苯胺在沸石表面原位聚合，制备出Fe-PANI/沸石催化剂。

进一步的，Fe-PANI/沸石催化剂能够实现PANI与Fe的同步负载；沸石的规格为：粒径为0.01～2mm。

进一步的，具体包括以下步骤：

1)将水与苯胺混合并超声，确保苯胺均匀分散于水溶液中；

2)将苯胺-水溶液和沸石置于水热反应釜中振荡；放置于水热反应釜中并确保沸石被完全浸没在溶液中；

3)振荡结束后，向反应釜中加入氧化剂；

4)将反应釜置于烘箱中保温；

5)保温结束且冷却至室温后，于反应液中取出沸石并进行浸泡洗涤，干燥后获得Fe-PANI/沸石催化剂。

进一步的，氧化剂为FeCl₃。

进一步的，步骤1)中水与苯胺体积比值小于1000，超声时间为1-120min。

进一步的，步骤2)中振荡时间为1-300min。

进一步的，步骤3)中氧化剂与苯胺物质的量比为0.5～4。

进一步的，步骤4)中保温温度为60～200℃，保温时间为3～18h。

进一步的，步骤5)中浸泡时间大于1h，浸泡液呈中性。

进一步的，Fe-PANI/沸石催化剂中，PANI中掺杂有Fe(Ⅱ/Ⅲ)。