[发明专利]一种纳米薄片状CuCo2O4/CuO类芬顿水处理方法

说明书

本发明提供了一种纳米薄片状CuCo₂O₄/CuO类芬顿水处理方法，属于环境功能材料和水处理技术领域。以十六烷基三甲基溴化铵或聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物、金属的硝酸盐、尿素为原料，通过水热法制备出具有发达孔道结构的纳米薄片状CuCo₂O₄/CuO。本发明制备的CuCo₂O₄/CuO用于类芬顿反应，在较宽pH范围(3‑10)对难降解有机污染物具有很好的去除效果。同时，在反应过程中CuCo₂O₄/CuO的活性组分溶出远低于同类型催化剂。

技术领域

本发明属于环境功能材料和水处理技术领域，具体涉及一种纳米薄片状CuCo₂O₄/CuO类芬顿水处理方法。

背景技术

基于硫酸根自由基的高级氧化技术具有氧化能力强、矿化程度高、氧化剂本身稳定性好等优点，因此受到越来越多的关注。应用过硫酸盐高级氧化技术的关键是寻找高效活化过硫酸盐的方法。非均相催化剂活化法因固体催化剂容易从水中分离再利用，运行和投入费用低被认为是最佳的活化方法。然而，固体催化剂与水体中有机污染物、氧化剂的传质阻力较大；催化剂稳定性不高造成活性组分的溶出，带来二次污染且减少催化剂使用寿命。这些问题的存在限制了非均相类芬顿技术在实际水处理中的应用。因此，开发高效、稳定的催化剂是当前非均相类芬顿领域研究的热点。

本发明针对上述存在的问题，提出了一种纳米薄片状CuCo₂O₄/CuO类芬顿水处理方法。目前，铜钴金属氧化物在类芬顿体系应用的专利和文献较少。现有相关专利如下：

专利CN105772052A提供了α-表面铜-石墨化碳化氮络合物修饰的铜钴共掺杂介孔氧化铝固体(g-C₃N₄/CuCo-γ-Al₂O₃)芬顿催化剂的制备，并将其应用于类芬顿体系。该催化剂在中性及弱酸性条件下对多种有机污染物有很好的去处效果，但是制备过程复杂繁琐，且铜和钴的溶出较高，分别为0.5mg/L和0.2mg/L。

专利CN106630103A使用化学沉淀法制备CuCo₂O₄，将其用于活化过硫酸钾降解苯酚。然而，该方法制备的CuCo₂O₄在碱性条件(pH＝11)的催化活性远强于中性pH条件。

本发明中制备的CuCo₂O₄/CuO由具有发达孔道结构的纳米薄片状组装成，能够提供更多的活性位点，加快界面反应速率；在较宽pH范围(3-10)都有很强的催化活性；在去除有机污染物过程中具有良好的稳定性，催化剂活性组分的溶出极低，远远低于相关文献和专利的报道。因此，基于纳米薄片状CuCo₂O₄/CuO的类芬顿技术在实际水处理中有很好的应用前景。

发明内容

本发明提供的纳米薄片状CuCo₂O₄/CuO的制备方法，包括如下步骤：

(1)将表面活性剂溶于蒸馏水中，然后在溶液中分别加入三水合硝酸铜、六水合硝酸钴和尿素，搅拌使其溶解；

(2)将步骤(1)中的水溶液转移至带有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，密封后放入电热鼓风干燥箱内加热至110-130℃，并在该温度条件下保温10-14h，待反应结束后冷却到室温；

(3)将步骤(2)得到的混合物经过抽滤分离，然后洗涤、烘干；