[发明专利]三维石墨烯基非均相芬顿催化剂、其制备方法及其应用

说明书

一种三维石墨烯基非均相芬顿催化剂、其制备方法及其应用。该制备方法包括：(1)配制海藻酸钠溶液和金属离子溶液，混合获得海藻酸盐凝胶；(2)将上述产物在保护气氛、金属基底催化下高温煅烧，即可获得高质量三维石墨烯基非均相芬顿催化剂。本发明的最终产物中石墨烯与金属催化组分之间具有牢固的共价键结合，既能促进电子传输提升非均相芬顿催化性能，又能避免金属离子泄露的问题。本发明的制备方法利用的海藻酸钠为天然生物大分子，来源广泛、成本低廉，制备方法简单高效、绿色环保，所得产物均匀多孔、形状可控，具有优异的吸附性能和非均相芬顿催化性能，易于固液分离。

技术领域

本发明属于环境功能材料研究领域，涉及一种用于芬顿催化氧化处理的芬顿催化剂，更具体地涉及一种三维石墨烯基非均相芬顿催化剂、其制备方法及其应用。

背景技术

近年来，环境污染日益严重，许多持久性有机污染物难以通过传统物理或生物手段去除，由此导致具有高效降解污染物优势的高级氧化技术受到了广泛关注，其中芬顿催化氧化技术是典型代表。非均相芬顿反应克服了传统均相芬顿反应易产生铁泥等问题，但是还存在电子迁移循环速率低的局限。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种三维石墨烯基非均相芬顿催化剂、其制备方法及其应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种三维石墨烯基非均相芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制海藻酸钠溶液和金属离子溶液，将其混合获得海藻酸盐凝胶；

(2)将步骤(1)得到的产物在保护气氛、金属基底催化下高温煅烧，即得到所述三维石墨烯基非均相芬顿催化剂。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种通过如上所述的制备方法制备得到的三维石墨烯基非均相芬顿催化剂。

作为本发明的再一个方面，还提供了一种如上所述的三维石墨烯基非均相芬顿催化剂在高效降解污染物，尤其是持久性有机污染物中的应用。

基于上述技术方案可知，本发明的非均相芬顿催化剂及其制备方法相对于现有技术具有如下有益效果：

(1)利用天然生物大分子海藻酸钠成本低廉的优势，制备方法简单易行，产量高，所得产物均匀多孔、形状可控，具有优异的吸附性能和非均相芬顿催化性能，易于固液分离，在水中不添加双氧水时也可产生活性氧物种，在环境污染治理中具有广阔的应用前景；

(2)在三维石墨烯基非均相芬顿催化剂的制备过程中，利用海藻酸钠与金属离子之间的交联作用，在碳原子与金属原子之间建立丰富且牢固的配位键，使得最终产物中石墨烯与金属催化组分之间具有牢固的共价键结合，既能促进电子传输提升非均相芬顿催化性能，又能避免金属离子泄露的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的三维石墨烯铁基气凝胶的透射电镜照片；

图2为本发明实施例1制备的三维石墨烯铁基气凝胶的拉曼光谱谱图；

图3为本发明实施例2制备的三维石墨烯钴基气凝胶的透射电镜照片；

图4为本发明实施例3制备的三维石墨烯钴基气凝胶的电子自旋共振图谱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。