[发明专利]一种磁性铁铜复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种磁性铁铜复合催化剂及其制备方法和应用，属于废水治理领域，本发明实施例提供的一种磁性铁铜复合催化剂的制备方法，包括：将含铜离子物质和含铁离子物质分散在醇溶剂中，获得混合溶液；向所述混合溶液中加入环氧丙烷，搅拌至生成凝胶；将所述凝胶依次进行老化、离心和干燥；将所述干燥后的凝胶进行煅烧，获得磁性铁铜复合催化剂。

技术领域

本发明属于废水治理领域，具体涉及一种磁性铁铜复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

对硝基苯酚是一种酚类化合物，它来源广泛，是化工、农药、染料、橡胶、造纸等行业生产中的重要原材料。随着石油化工、塑料、合成纤维、焦化等工业的迅速发展，排放进入环境中的对硝基苯酚越来越多。其工业废水危害大，对人体、水生生物以及农作物都会产生一定的毒害作用，严重危害人类的生活环境和生命健康。美国环保总局已将其列为优先控制污染物，欧盟直接定义对硝基苯酚为水生生物毒害物，中国环境监测总站已经把对硝基苯酚加入到优先控制有机污染物的黑名单中。由于对硝基苯酚具有苯环结构，很难被破坏，在环境中物化性质稳定、生物降解能力差、又具有高毒性和生物富集等特点，如果处理不当，进入水体后会对周围环境及其相关环节造成严重的污染。传统的对硝基苯酚的处理方法有吸附法、萃取法、膜分离法、生物法、氧化法(电化学氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法)等，但这些方法或者反应条件要求高，或者容易造成二次污染，或者技术尚不成熟。因此，需要一种更加绿色、温和、高效的对硝基苯酚处理方法。催化加氢法降解对硝基苯酚具有效率高、能耗低以及对环境友好等优点，并且其还原产物对氨基苯酚的毒性相对较低，并是重要的化工和医药中间体。对硝基苯酚到对氨基苯酚的转化，既能实现对硝基苯酚的降解，也能产生对氨基苯酚。

近年来，以贵金属作为催化剂活性组分催化对硝基苯酚还原为对氨基苯酚的研究越来越多，相关文献报道层出不穷。研究比较深入的有金、银、铂、镍等催化剂。它们具有催化活性高、耐高温、抗氧化等优良特性，可以反复多次使用。但是这些贵金属催化剂资源稀缺、成本较高。在使用过程中若贵金属没有得到有效回收，进入环境，对环境也会造成巨大危害。镍基催化剂具有良好的加氢活性，制备成本相对较低，但是镍基催化剂不够稳定，很容易失去活性。例如，中国专利申请号200910070726.1，申请公布日为2010年04月14日的专利申请文件公开了一种新型铂催化剂的制备方法及其在对硝基苯酚加氢反应中的应用。该方法采用系列步骤合成了以伽马氧化铝为载体，以离子液体修饰的贵金属催化剂，具有较高的催化活性和易分离、易回收等特点。中国专利申请号201310105121.8，申请公布日为2013年07月10目的专利申请文件公开了一种负载纳米金颗粒的磁性镍铝水滑复合材料的制备方法及其在催化还原对硝基苯酚中的应用，采用乳液聚合技术和溶剂热法，得到了在极性溶剂中分散性良好，具有可回收功能的负载纳米金颗粒的磁性镍铝水滑复合材料，具有较好的催化活性。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的磁性铁铜复合催化剂及其制备方法和应用。

本发明实施例提供一种磁性铁铜复合催化剂的制备方法，包括：

将含铜离子物质和含铁离子物质分散在醇溶剂中，获得混合溶液；

向所述混合溶液中加入环氧丙烷，搅拌至生成凝胶，所述凝胶为红褐色絮凝状；

将所述凝胶依次进行老化、离心和干燥；

将所述干燥后的凝胶进行煅烧，获得磁性铁铜复合催化剂。

进一步的，所述混合溶液中，所述铜离子质量浓度为0.2-15％，所述铁离子质量浓度为0.4-10％。

进一步的，所述混合溶液中，所述铜离子质量浓度为1.1％，所述铁离子质量浓度为0.65％。

进一步的，所述含铜离子物质和含铁离子物质分别为三水合硝酸铜和九水合硝酸铁，所述醇溶剂为乙醇或甲醇。