[发明专利]一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，其特征在于，具有纳米空心球结构的Fe₃O₄，以及包覆空心球表面的褶皱状薄膜结构的氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：

Fe₃O₄：71.18％～92.51％；

氧化石墨烯：7.49％～28.82％。

3.根据权利要求2所述的一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：92.51％Fe₃O₄、7.49％氧化石墨烯。

4.根据权利要求1所述的一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，其特征在于，所述Fe₃O₄纳米空心球直径为200～300nm；所述磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料比表面积为57.70～86.70m²/g^-1，饱和磁强度为50.22emu·g^-1。

5.根据权利要求1所述的一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，其特征在于，通过以下步骤制备：

(1)将氧化石墨烯溶解于超纯水中，超声处理，通过离心收集上清液；

(2)向(1)中上清液加入六水合三氯化铁、尿素和柠檬酸，搅拌均匀，向溶液中逐滴加入聚丙烯酸混合均匀，进行水热反应，最后通过外加磁场分离得到所述磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，分别用水和无水乙醇洗涤。

6.根据权利要求5所述的一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，其特征在于，所述氧化石墨烯与六水合三氯化铁的加入量比例为25～125mg:4mmol；所述六水合三氯化铁、尿素、柠檬酸钠、聚丙烯酸的物质的量比为3～5mmol:18～24mmol:10～15mmol:0.50～0.75mmol；所述水热反应的温度为200℃，时间为12h；所述超声处理时间为1～2h。

7.根据权利要求5所述的一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，其特征在于，所述步骤(1)中氧化石墨烯通过以下步骤制备：

S1.将石墨粉分散于浓硫酸和磷酸混合液中，快速搅拌，分多次加入高锰酸钾粉末进行冰浴，一段时间后撤去冰浴，随后待冷却到室温加入冰的去离子水，继续搅拌体系会升温，待体系温度降为室温时，再加入过氧化氢，离心分离出金黄色沉淀物，使用稀盐酸反复清洗以去除重金属，得到粗产品氧化石墨烯；

S2.将粗产品氧化石墨烯使用透析袋置于去离子水中进行透析处理一周，再将得到的产物用去离子水稀释，搅拌，最后进行超声处理，将混合物通过离心分离，去除下层沉淀物，将最后得到的产物冷冻干燥或真空干燥后得到氧化石墨烯。

8.根据权利要求7所述的一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料，其特征在于，所述石墨粉、浓硫酸、磷酸、高锰酸钾、冰去离子水、30wt％过氧化氢的比例为2～5g:300～400mL:30～50mL:15～20g:300～500mL:5～10mL；所述步骤S1中冰浴时间为1h；所述步骤S2中搅拌时间为24h，超声处理时间为1h。

9.权利要求1～8任一项所述的一种磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料对造纸废水的催化应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述造纸废水为造纸厂二级生化池出水，所述废水pH范围为7.0以下，过氧化氢投加量为2.0～3.5mol·L^-1，磁性四氧化三铁/氧化石墨烯纳米复合类芬顿催化材料投加量为1.25～1.5g/L。