[发明专利]一种基于碳化活化法制备三维电催化氧化催化剂的方法

说明书

本发明提供了一种三维电催化氧化催化剂及其制备方法和应用，该三维电催化氧化催化剂由催化剂载体、含A元素的化合物、粘结剂和含铁元素化合物混合研磨后经碳化活化制得，所述催化剂具有比表面积大、机械强度高和催化活性高等优点。且该催化剂通过机械研磨法将催化剂活性组分负载在载体上，避免了常规的浸渍、共沉淀等催化剂制备方法复杂的缺陷，且制得的催化剂中活性组分在催化剂颗粒表面分布更均匀，催化活性更高，其对污水中的COD去除率高，可应用于污水处理领域。

技术领域

本发明属于环境净化领域，具体涉及一种利用碳化活化法制备三维电催化氧化催化剂的方法。

背景技术

目前，关于难降解工业废水的高级氧化预处理、以提高废水的可生化性，以及生化出水的高级氧化深度处理、进一步提高废水处理效果，这两类需求呈现爆发式增长。其中，芬顿反应、臭氧催化氧化、电催化氧化等，是业内常用的几种高级氧化技术。而三维电催化氧化，由于在电催化氧化反应容器内部填充电催化剂形成三维电池，在三维电催化原理作用下，相同时间和空间内，能够产生更多的原生态H₂O₂和羟基自由基，从而达到更好的电催化氧化效果，性能优越，应用日益增多。

在目前文献报道中，所披露的三维电催化氧化催化剂，其制备过程都是采用浸渍法原理，其制备过程具有共同的特点，即：成型的催化剂载体，浸渍吸附过渡金属硝酸盐，然后干燥、焙烧，得到最终催化剂产品。该类制备方法工艺流程长，且由于浸渍法制备的产品具有活性组分分布不均匀的天然缺陷，在实际应用中，不能充分发挥活性组分的催化效果，另外，由于采用过渡金属硝酸盐作为活性组分前驱体，在焙烧过程中，会释放出NO₂，存在资源浪费和环境污染问题。

同时，现有的催化剂中还存在比表面积和催化效率低等的问题，当其应用于废水处理时，还存在COD去除率低的问题。

因此，如何简化三维电催化氧化催化剂的制备流程、制得活性组分分布均匀，同时具有较高比表面积和催化效率高的催化剂成为目前亟待解决的问题。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，结果发现：采用催化剂载体、含A元素的化合物、粘结剂和含铁元素化合物混合研磨的方式可将催化剂活性组分负载在载体上，然后经碳化活化法制得本发明所述三维电催化氧化催化剂，该制备方法避免了常规的浸渍、共沉淀法等制备方法复杂的缺陷，使负载在载体上的催化剂活性组分分布更均匀，有效增加了催化活性位的数量，且通过活化的方式可进一步提高催化剂的催化活性，同时该制备方法制备时间短，制备效率高，制备过程更绿色环保。

本发明的第一方面在于提供一种三维电催化氧化催化剂，该催化剂由催化剂载体、含A元素的化合物、粘结剂和含铁元素化合物混合研磨后经碳化活化制得。

本发明的第二方面在于提供一种根据本发明第一方面所述三维电催化氧化催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤1、将含A元素的化合物和催化剂载体进行混合研磨；

步骤2、添加粘结剂和含铁元素化合物混合后成型；

步骤3、将步骤2制得的产物依次进行碳化和活化。

本发明的第三方面在于提供一种根据本发明第一方面所述三维电催化氧化催化剂或由本发明第二方面所述制备方法制得的三维电催化氧化催化剂的应用，该催化剂在污水处理方面的应用。

本发明提供的三维电催化氧化催化剂的制备方法及由此制备的三维电催化氧化催化剂具有以下优势：

(1)本发明所述的碳化活化法制备三维电催化氧化催化剂具有制备方法简单，制备流程大幅度缩短的优点；

(2)本发明所述的碳化活化法制备三维电催化氧化催化剂由于采用机械研磨的方法，能使催化剂活性组分跟载体混合的更均匀，使催化活性大大提高。