[发明专利]一种酒石酸钠改性铜钴铁类水滑石负载碳量子点纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种酒石酸钠改性铜钴铁类水滑石负载碳量子点纳米复合材料及其制备方法和应用。以铜盐、钴盐、铁盐为原料，酒石酸钠为改性剂通过水热反应得到酒石酸钠改性铜钴铁类水滑石，再与碳量子点复合，即得酒石酸钠改性铜钴铁类水滑石负载碳量子点纳米复合材料。该复合材料在温和条件下可以通过湿式催化空气氧化高效去除有机废水中有机物，特别是现有技术中难降解的硝基苯等有机物，且催化剂组成稳定，催化过程中离子溶出小，减少对环境的二次污染，可以实现廉价的空气作为氧化剂，极大的节约了成本。

技术领域

本发明涉及一种催化剂材料，特别涉及一种酒石酸钠改性铜钴铁类水滑石负载碳量子点纳米复合材料(Cu-Co-Fe-LDH/ST/CQD)，还涉及一种酒石酸钠改性铜钴铁类水滑石负载碳量子点纳米复合材料的制备方法及其在氧化降解有机废水中有机物方面的应用，属于有机废水催化降解技术领域。

背景技术

硝基苯(NB)作为重要的化学原料，广泛应用于国防、印染、塑料、农药和医药等行业。硝基苯是一种剧毒物质，具有极强的致癌性和致突变性，另外硝基苯也是一种结构稳定的芳烃类化合物，很难生物降解，排放到环境中后可以长时间保持不变。由于硝基苯能够在生物体内积累，产生生物放大效应，我国环境监测总站和美国国家环保局(EPA)均将硝基苯列为水中优先控制污染物。

目前，有机污染物的去除方法有物理法、生物法和化学法三种，生物降解处理周期长，效率低。物理法不能彻底降解有机污染物，化学法具有快速，高效等特点，在有机污染物去除领域发挥了重要的作用。在各类化学处理法中，高级氧化技术(AOPs)具有易于操作、去除效率高、氧化彻底和容易控制等特点，广泛应用处理难降解有机污染物，其中湿式催化氧化技术因为其高效的处理效率，低成本，具有宽广的应用前景。

水滑石类层状化合物(layered double hydroxides，LDHs)作为一种新型的催化剂材料，近年来广受关注，水滑石类层状化合物为片层状阴离子型黏土.其八面体层状结构中部分M²⁺和M³⁺被同晶取代而使层板带正电荷，层间充填的阴离子起平衡电荷作用。此结构决定了水滑石可广泛的应用于吸附、离子交换、合成材料、日用化工、催化、超导以及环境保护等方面。

目前大部分高级氧化法关于类水滑石去除有机污染物的方式是将类水滑石催化剂与氧化剂过氧化氢，过硫酸盐等相结合达到去除污染物的目前，较少利用湿式催化空气氧化这类经济，绿色稳定，低能耗的技术。虽然现有的类水滑石催化剂与过氧化氢结合能快速去除有机污染物，但是氧化剂对类水滑石催化材料的结构会造成破坏，导致类水滑石催化剂循环性能下降，且重金属离子溶出造成成本增加，并引发一定的重金属污染。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种Cu-Co-Fe-LDH/ST/CQD纳米复合材料，该复合材料能在温和条件下可以通过湿式催化空气氧化高效去除有机废水中有机物，特别是现有技术中难降解的硝基苯等有机物，且催化剂组成稳定，催化过程中离子溶出小，减少对环境的二次污染，可以实现廉价的空气作为氧化剂，极大的节约了成本。

本发明的第二个目的是在于提供一种Cu-Co-Fe-LDH/ST/CQD纳米复合材料的制备方法，该方法工艺简单，成本较低，有利于工业化生产。

本发明的第三个目的是在于提供一种Cu-Co-Fe-LDH/ST/CQD纳米复合材料的应用，将其作为湿式催化剂用于常温常压下有机废水的空气氧化降解，有机物去除率较高，离子溶出较小，以空气作为氧化剂，成本低廉，可广泛用于有机废水的去除，特别是硝基苯等难降解废水的氧化处理。