[发明专利]一种芬顿反应催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种芬顿反应催化剂，其特征在于，包括催化剂主体、耐火纤维布袋以及球状镂空壳体；

所述催化剂主体封装于所述耐火纤维布袋内，所述耐火纤维布袋位于所述球状镂空壳体中；

所述催化剂主体包括催化剂载体、第一活性组分及第二活性组分；所述催化剂载体为石墨烯多孔颗粒，所述第一活性组分包括铜的氧化物及铁的氧化物中的至少一种，所述第二活性组分包括钴的氧化物、锰的氧化物、镍的氧化物及铈的氧化物中的至少一种；所述第一活性组分及第二活性组分负载于所述催化剂载体上；所述球状镂空壳体的材质为塑料材质，优选为PE、PP、PVC。

2.根据权利要求1所述的芬顿反应催化剂，其特征在于，所述球状镂空壳体的直径为10-100mm。

3.如权利要求1或2所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

(1)制备石墨烯多孔颗粒；

(2)配制第一浸渍液和第二浸渍液；其中，第一浸渍液含有铁盐和/或铜盐，且第一浸渍液中各盐总浓度为0.02～0.20mol/L；第二浸渍液含有钴盐、锰盐、镍盐及铈盐中至少一种，且第二浸渍液中各盐总浓度为0.01～0.20mol/L；

(3)将石墨烯多孔颗粒浸渍于第一浸渍液中，浸渍结束后，干燥，然后进行第一次烧结，得到负载有第一活性组分的石墨烯多孔颗粒；优选地，在浸渍之前，将所述石墨烯多孔颗粒于70-90℃干燥处理；

(4)将负载有第一活性组分的石墨烯多孔颗粒渍于第二浸渍液中，浸渍结束后，干燥，然后进行第二次烧结，得到催化剂主体；

(5)将得到的催化剂主体封装于耐火纤维布袋内，再将耐火纤维布袋置于球状镂空壳体中；所述球状镂空壳体由两个半球状镂空壳体组成。

4.如权利要求3所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述石墨烯多孔颗粒由以下方法制备：

(a)将氧化石墨烯、石墨烯和水混合，得到氧化石墨烯/石墨烯分散液，其中氧化石墨烯的浓度为0.1～5.0mg/mL；

(b)将所述氧化石墨烯/石墨烯分散液滴在疏水材料表面，使氧化石墨烯/石墨烯分散液成滴状分散于疏水材料表面，然后经干燥，得到氧化石墨烯/石墨烯复合材料；

(c)再将所述氧化石墨烯/石墨烯复合材料在惰性气体氛围中进行热还原，得到石墨烯多孔颗粒。

5.如权利要求3或4所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁盐选自硝酸铁、硫酸亚铁及氯化铁中的至少一种；所述铜盐选自硝酸铜、硫酸铜及氯化铜中的至少一种。

6.如权利要求3或4所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述钴盐、锰盐、镍盐及铈盐的阴离子分别独立地选自硫酸根、硝酸根及氯离子中的一种。

7.如权利要求3或4所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，石墨烯多孔颗粒在第一浸渍液中的填充率小于等于50％；浸没时间为30分钟～300分钟；优选地，所述第一浸渍液经外部管道由第一浸渍液的底部回流至第一浸渍液顶部，或由第一浸渍液的顶部回流至第一浸渍液底部，第一浸渍液的回流比为20％～100％。

8.如权利要求3或4所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，第一次烧结的烧结温度为350～650℃，保温时间为10～60分钟。

9.如权利要求3或4所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，石墨烯多孔颗粒在第二浸渍液中的填充率小于等于90％；浸没时间为30分钟～200分钟；优选地，所述第二浸渍液经外部管道由第二浸渍液的底部回流至第二浸渍液顶部，或由第二浸渍液的顶部回流至第二浸渍液底部，第二浸渍液的回流比为100％～300％。

10.如权利要求3或4所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，第二次烧结的烧结温度为400～650℃，保温时间为10～60分钟。