[发明专利]一种一步法制备磁性Cu(I)微球催化剂的方法

说明书

本发明涉及一种一步法制备磁性Cu(I)微球催化剂的方法。该方法包括：将壳聚糖、二价铜源、二价铁源混合制备壳聚糖‑铜‑铁前驱体溶液，然后将该前驱体溶液滴入强碱溶液中形成微球，固化，取出微球水洗至中性，交联，洗涤，干燥。该方法简单，成本低廉，制备得到的磁性Cu(I)微球催化剂的稳定性和催化过氧化氢降解性能要比一般的铜铁类Fenton催化剂高。

技术领域

本发明属于铜铁双金属氧化物的制备领域，特别涉及一种一步法制备磁性Cu(I)微球催化剂的方法。

背景技术

与传统的单金属铁基催化剂相比，铜铁双金属氧化物能更加有效地活化过氧化氢、过硫酸盐等氧化剂产生强氧化性活性物质。更重要的是，铜铁双金属氧化物在中性条件下仍能够保持较高的催化活性，显著拓宽了类Fenton催化剂的pH适用范围。然而，此类催化剂目前多使用水热法或高温焙烧法获得，且粉末状的催化剂使用后与水体分离较为困难，制备方法及分离性能方面仍有较大的改善空间。

壳聚糖是一种由甲壳素经脱乙酰基后的多糖产物，具有较强的可塑性和稳定性，且环境友好，是一类良好的催化剂载体。同时，壳聚糖分子中具有丰富的-OH和-NH₂侧基，平伏键的结构使其能够与多种金属离子发生配位作用而结合，不但能够为催化剂晶种的形成提供成核位点，还能通过限域作用调控催化剂晶体的形成。将壳聚糖材料的这两大优势融合，使用便捷的方法制备负载铜铁催化剂的壳聚糖颗粒，可明显提升铜铁双金属催化剂的分离性能及制备效率。近年来不少学者研究的以Fe₃O₄为磁性物质制备得到的磁性壳聚糖微球，作为吸附剂去除水中的污染物见多。孙悦欣等(孙悦欣,王正萍,王红,等.一种磁性壳聚糖微球在吸附三氟乙酸中的应用:CN105536721A[P].2016.)用乳液悬浮聚合法以Fe₃O₄为磁性物质制备得到的磁性壳聚糖微球用于吸附废水中的三氟乙酸根离子，吸附时间不少于10h，吸附环境的pH值2.5～3.5。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一步法制备磁性Cu(I)微球催化剂的方法，以解决现有技术中以Fe₃O₄为磁性物质制备得到的磁性壳聚糖微球使用效率以及其使用过程中环境因素的局限的问题。

本发明的一种一步法制备磁性Cu(I)微球催化剂的方法，包括：

将壳聚糖溶于溶剂中，加入二价铜源溶液，搅拌，加入二价铁源溶液，继续搅拌，得到壳聚糖-铜-铁前驱体溶液，将该前驱体溶液加入强碱溶液中形成微球，固化，取出微球水洗至中性，交联，洗涤，干燥，得到磁性Cu(I)微球催化剂，其中二价铜源与二价铁源的摩尔比为1:1.8-5，壳聚糖与二价铜源的质量比为1:0.5～1:2，壳聚糖与溶剂的比例为10～50g:1L。

所述壳聚糖平均分子量为80～120万，脱乙酰度为85～95％。

所述溶剂为乙酸。

所述二价铜源为一水合乙酸铜；二价铁源为四水合氯化亚铁。

所述二价铜源溶液和二价铁源溶液的溶剂均为乙酸。

所述前驱体溶液中二价铜源摩尔浓度约为0.05-0.1mol/L，二价铁源摩尔浓度为0.1-0.3mol/L。

所述搅拌和继续搅拌的温度均为室温，时间均为60～120min。

所述该前驱体加入强碱溶液中是使用针头加入，针头的直径为0.5μm。

所述该前驱体加入强碱溶液中的速度为1.0～2.5mL/min。

所述强碱溶液为2～4mol/L的氢氧化钠溶液。

所述固化时间为12～24h。

所述交联为：使用交联剂戊二醛在室温下交联12-24h；干燥方法为自然风干。