[发明专利]一种纳米Cu-Fe3

说明书

本发明涉及一种纳米Cu‑Fe₃O₄@花生壳炭复合材料及其制备方法和其应用。本发明中选用具有价格低廉、来源广泛、环境友好等优点的花生壳进行炭化，从而获得具有一定多孔结构、表面官能团丰富等优点的花生壳炭，再以此为载体，采用溶剂热法原位合成了颗粒分散均匀的纳米Cu‑Fe₃O₄@花生壳炭复合材料，降解试验表明，上述纳米Cu‑Fe₃O₄@花生壳炭复合材料能够高效氧化降解罗丹明B染料。本发明制备的纳米Cu‑Fe₃O₄@花生壳炭复合材料具有载体廉价且利于纳米Cu‑Fe₃O₄颗粒的原位生长及分散、易分离回收、重复利用性好、非均相Fenton反应所需的pH值范围较宽等一系列优点。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种纳米Cu-Fe₃O₄@花生壳炭复合材料及其制备方法和其应用。

背景技术

染料是生活中不可或缺的物质。随着经济的不断发展，染料的种类不断增多，其结构也更加复杂、稳定且不易被降解。

染料生产和印染工业排放的未处理染料废水已成为水体污染的重大来源之一，这类废水不仅影响水生物的生长，还具有致癌作用，而采用传统的水处理方法很难将其有效处理，因此对染料废水的治理迫在眉睫。

Fenton氧化技术被认为是一种有效处理染料废水的技术，随着研究的深入，其弊端也不断显现，如催化剂回收利用困难，容易产生铁泥造成二次污染，需要在强酸性(pH＝3左右)条件下进行等。

针对传统Fenton反应存在的问题，目前主要的研究方向是非均相Fenton反应，Fe₃O₄非均相Fenton试剂使得反应的pH范围得到了较大的拓展，且减少了反应过程中二次污染物铁泥的产生，同时还存在着催化剂易回收的优点。但由于Fe₃O₄基类Fenton反应体系主要通过催化剂表面发生的催化反应来降解水体中有机污染物，纳米粒子易团聚，故在同等条件下其降解率低于传统Fenton反应。

发明内容

针对上述问题，现提供一种纳米Cu-Fe₃O₄@花生壳炭复合材料及其制备方法和其应用，旨在克服传统Fenton试剂及纯纳米Fe₃O₄非均相Fenton试剂中存在的问题。

具体技术方案如下：

本发明的第一个方面是提供一种纳米Cu-Fe₃O₄@花生壳炭复合材料的制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：

1)、将花生壳粉末置于管式加热炉中，随后于惰性气氛下对花生壳粉末进行炭化处理后再冷却至室温，再将炭化后产物加入至稀盐酸溶液中后搅拌一段时间，抽滤，滤渣以沸水洗涤至滤液呈中性，烘干，得花生壳炭；

2)、向乙二醇中加入Fe(Ⅲ)盐、Cu(Ⅱ)盐并混合均匀，随后向混合液中加入花生壳炭，搅拌一段时间，再向其中加入乙酸钠，搅拌混合均匀，得前驱体溶液；

3)、将前驱体溶液转移至水热反应釜中，再将水热反应釜置于一定温度的恒温干燥箱内，保温进行溶剂热反应，停止反应，冷却至室温，得粗Cu-Fe₃O₄@花生壳炭复合材料；

4)、将粗Cu-Fe₃O₄@花生壳炭复合材料分别以乙醇和去离子水洗涤三次以上，每次洗涤后将固相与液相进行磁性固液分离，将最后一次分离后的固相于真空下烘干，得纳米Cu-Fe₃O₄@花生壳炭复合材料；