[发明专利]一种氧化石墨烯-氢氧化铕-氢氧化钴复合材料、合成方法及其在催化降解中的应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯‑氢氧化铕‑氢氧化钴复合材料、合成方法及其在催化降解中的应用，通过直接沉淀法与溶剂热法相结合制得氧化石墨烯‑氢氧化铕‑氢氧化钴复合材料，通过傅立叶变换红外光谱、扫描电镜、X射线衍射光谱仪对该复合材料进行表征，研究其结构与性质，然后与氧化剂过硫酸氢钾共同作用的高级氧化技术催化降解胭脂红水溶液，分别探究其在不同浓度、不同pH值、不同温度、不同催化剂使用量的条件下，对胭脂红的催化降解情况，从而确定最佳催化降解条件。本发明产品催化效果显著，时间短，用量少，且加工处理后可多次循环使用，可作为绿色催化剂。

【技术领域】

本发明属于水处理剂技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯-氢氧化铕-氢氧化钴复合材料、合成方法及其在催化降解中的应用。

【背景技术】

有许多废水处理技术，传统的处理方法主要有：物理方法有吸附法、膜分离法、和离子交换法。生物处理方法有：白腐菌去除法、微生物吸附法、厌氧菌分解法。化学方法有：化学氧化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、电化学降解法、次氯酸钠氧化法。光催化氧化法是较为常见的处理污水的方法。这些方法因投资大，成本高，处理效率低等原因，还有待进一步改进。开发经济有效的印染废水处理技术已成为当今环保行业关注的课题之一。

氧化石墨烯作为一种新型的单层碳原子厚度的二维材料，其表曲富含多种活性基团，主要包括大量的羟基、羧基、环氧基等含氧官能团在其表面，这些活性含氧基团的存在可以为污染物提供必要的吸附位点，大大的提高了GO的溶解性，能够有效的避免发生团聚现象。其独特的结构特征，使得其具备了一些优异的物理、化学性能，其具有极大的比表面积，可以作为很多纳米材料的载体，提高了纳米催化剂的催化活性。这些卓越的性能使得(氧化)石墨烯基材料在光催化、高级氧化等水处理技术领域都有着广泛的应用。

所以发明可回收的新型氧化石墨烯基金属化合物复合材料催化剂成为新热点。

(氧化)石墨烯基催化剂种类很多，主要可分为4类：

第一类是(氧化)石墨烯-金属复合材料催化剂，如与(氧化)石墨烯常复合的贵金属纳米粒子包括Au、Pt、Pd、Ag、Ru、Rh和Lr，此外，非贵金属Fe、 Cu、Ni、Co等也用到(氧化)石墨烯一金属的复合材料制备中。

第二类是(氧化)石墨烯-金属氧化物复合材料催化剂，迄今为止已经合成了多种(氧化)石墨烯基金属化合物纳米材料，包括与TiO₂、ZnO、SnO₂、MnO₂、 CeO₂、Fe₃O₄、Co₃O₄、ZnFeO₄、Ag₃PO₄等复合材料。

第三类是(氧化)石墨烯-金属硫化物复合材料催化剂，已合成了(氧化) 石墨烯基CdS、CuS等复合材料催化剂。

第四类是(氧化)石墨烯-Bi系化合物复合材料催化剂，如(氧化)石墨烯基BiWO₆、BiVO₆、卤氧化Bi(BiOX，X＝F，Cl，Br，I)复合材料催化剂等。

但光催化技术仍有极大地局限性，需强光照射，极大地消耗能量。高级氧化技术是近年来很受人们关注的废水处理新技术，广义来说，是通过自由基与水中的污染物发生氧化反应來除去水中废物的一系列反应的总称。它利用反应体系中产生的强氧化性自由基，使水体中有机污染物分解成小分子物质，甚至矿化成 CO₂、H₂O和相应的无机离子，使污染物得到彻底的去除，而不是收集或者将有机物转移至另外的相。由于自由基氧化能力很强，在一个过程中能同时除去水中的很多种有机物；还能杀灭水中的一些病毒起到消毒的作用；不会对要处理的水体带来新的有毒物质。根据体系中降解有机物自由基的不同，可将水处理的体系分为羟基自由基和硫酸根自由基的高等氧化技术。