[发明专利]一种铁铝碳复合催化材料、制备方法及有机废水降解方法

权利要求书

1.一种使用铁铝碳复合催化材料的含有丁基黄药或甲基橙的有机废水降解方法，其特征在于步骤为：将铁铝碳复合催化材料和绿色氧化剂加入有机废水中，铁铝碳复合催化材料受光激发后铁与绿色氧化剂反应产生自由基，依靠自由基的强氧化性深度催化降解废水中的有机污染物；制备得到的铁铝碳复合催化材料中铁铝与碳材料结合更牢固，有利于回收利用，重复使用次数高；

具体的，铁铝碳复合催化材料中的碳作为载体，铁和铝在碳材料原位形成过程中嵌合进入了碳骨架，促进了活性铁分散，大大增加了反应活性位点，加入的铝促使铁的电子分布重排，促进Fe³⁺向Fe²⁺的转化，从而加快双氧水和过硫酸盐分解，提高羟基自由基或硫酸根自由基含量，从而促使体系中有机污染物快速氧化分解；

所述铁铝碳复合催化材料的制备方法的步骤如下：

S1首先分别将三价铁化合物、三价铝化合物和葡萄糖放入超纯水中溶解形成三份溶液；

S2将三价铁化合物溶液和三价铝化合物溶液同时缓慢加入葡萄糖溶液中，搅拌0.5～2h形成葡萄糖铁铝均匀混合溶液，而后使用氢氧化钠溶液调节pH为7.5～8.0，继续搅拌0.5～2 h后，将混合物转入水热反应釜水热反应24小时，水热反应温度为180 ℃，碳作为载体，在原位形成碳材料的过程中铁铝嵌合进入了碳材料骨架形成碳铁铝结构；

S3将水热反应产物洗涤干净，去除钠离子、氯离子、硝酸根离子以及未完全碳化的中间产物，并置于烘箱中烘干得到固态的反应物，而后将反应物研磨成粉末状并过100目筛网，得到铁铝碳复合催化材料；铁铝碳复合催化材料中形成了2线型的水铁矿，且所得的碳为无定型的水热碳，铝为无定型的羟基氧化铝，意味着碳的引入可以保护了铁铝羟基氧化物的结构维持弱结晶或无定型结构。

2.根据权利要求1所述的有机废水降解方法，其特征在于：所述三价铁化合物为氯化铁水合物或硝酸铁水合物；三价铝化合物选自氯化铝水合物或硝酸铝水合物。

3.根据权利要求1所述的有机废水降解方法，其特征在于：三价铁化合物和三价铝化合物水溶液的浓度为0.2～0.8 mol/L。

4.根据权利要求1所述的有机废水降解方法，其特征在于：葡萄糖溶液的浓度为6 g/L。

5.根据权利要求1所述的有机废水降解方法，其特征在于：所述三价铁化合物溶液和三价铝化合物溶液同时缓慢加入葡萄糖溶液，具体为将三价铁化合物溶液和三价铝化合物溶液滴加到葡萄糖溶液中，加入的速度为1～10 mL/min，之后使用搅拌设备搅拌，搅拌转速为600～1000 r/min。

6.根据权利要求1所述的有机废水降解方法，其特征在于：水热反应体积为50-200 mL。

7.根据权利要求1所述的有机废水降解方法，其特征在于：烘干温度为80±5℃，干燥时间至少为24 h。

8.根据权利要求1所述的有机废水降解方法，其特征在于：所述的绿色氧化剂为双氧水或过硫酸盐，铁铝碳复合催化材料受光激发后铁与双氧水或过硫酸盐反应生成羟基自由基或硫酸根自由基。