[发明专利]一种硫酸根自由基氧化降解双酚A的催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明为一种硫酸根自由基氧化降解双酚A的催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：称取1‑3g三聚氰胺置于氧化铝坩埚中，然后将其转移至马弗炉中以5℃/min升温速率升至450‑550℃并保持该温度进行反应2‑3h；待其冷却至室温后，碾磨，过筛，即可得到g‑C₃N₄催化剂；称取3.3g KCl、2.7g LiCl、0.6g步骤S2制备好的g‑C₃N₄粉末以及CeCl₃置于氧化铝坩埚中，然后将其转移至马弗炉中以5℃/min升温速率升至450‑550℃并保持该温度进行反应2‑3h；待其冷却至室温后，碾磨，过筛，即可得到Ce/C‑C₃N₄催化剂。本发明所制备的Ce/C‑C₃N₄催化剂，采用简单的溶剂热聚合法，复合材料合成工艺简单，重复性好，具有大规模生产的基本条件，有较高的应用前景和使用价值，而且催化效率得到显著提升。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，更具体地，涉及一种硫酸根自由基氧化降解 双酚A的催化剂及其制备方法及其应用。

背景技术

双酚A，化学名称为2，2-二（4-羟基苯基）丙烷，简称二酚基丙烷。是一种苯酚和丙酮的重要衍生物，也是一种常用于制备环氧树脂（约占65%）和聚碳酸酯（约占35%）等多种高分子材料的有机化工原料，其钾盐或钠盐是生产聚砜的原料，也会少量地用作橡胶防老剂（橡胶助剂）。

双酚A在生活中应用广泛，人们经常能接触到。研究表明，双酚A属低毒性化学品，有类似雌激素的效果，很低剂量也能使动物产生雌性早熟、精子数下降、前列腺增长等作用。此外，有资料显示双酚A具有一定的胚胎毒性和致畸性，可明显增加动物卵巢癌、前列腺癌、白血病等癌症的发病率。因此，发展高效水处理技术对双酚A的去除意义重大。

近年来，一种新兴的高级氧化技术，采用过硫酸盐产生活性氧（ROS），如硫酸自由基(SO₄^•−)，降解或矿化难生物降解的有机污染物已经受到了越来越多的关注。SO₄^•−的标准氧化还原电位位（E₀= 2.5-3.1V）比 HO•（E₀=1.8-2.8V）高，因此，SO₄^•−比 HO•能更有效地矿化难生 物降解有机污染物。过硫酸钾（Potassium persulfate，简称PDS）是一种水溶性、环保型氧化剂。PDS自身在水中具有较好的化学稳定性，并且与有机污染物的反应活性非常低，因此它的应用需要一个激活过程。通过紫外光催化、热催化、过渡金属催化和金属氧化物催化等，PDS可被激活产生SO₄^•−，SO₄^•−可以迅速攻击有机污染物，它的反应速率常数可达10⁷~10¹⁰ M^-1s^-1。采用碱土金属催化过硫酸盐产生硫酸自由基的方式，由于其反应体系简单，操作简单，在常温下即可分解，不需要额外的能量消耗，而得到研究的关注。然而，金属离子的浸出对人体健康存在潜在的危险， 这极大地限制了该技术体系的大规模应用。

石墨化氮化碳（g-C₃N₄）作为一种新型的非金属半导体材料，由于其稳定性高、毒性低电荷转移速度块、不容易被腐蚀、比表面积大等，因此，它可以被用作催化剂的载体材料。此外，其良好的导电性有利于催化反应中电子的传导。

发明内容

鉴于现有技术的不足，即C-C₃N₄和CeO₂作为催化材料有明显的缺陷：二者作为催化剂均不能直接催化激活PDS来降解双酚A，都必须利用光或者电等能源来完成此过程，而本发明旨在于提供一种硫酸根自由基氧化降解双酚A的催化剂及其制备方法及其应用克服上述不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：