[发明专利]一种新型非均相类芬顿反应催化剂及其合成方法

说明书

本发明提供一种非均相类芬顿反应催化剂及其合成方法，涉及废水有机物降解技术领域。本发明提供的非均相类芬顿反应催化剂包含ZSM‑5分子筛、MXene纳米片以及金属化合物(M)。将MXene、金属源以及ZSM‑5分子筛合成原料混合研磨，反应釜内晶化形成M/MXene/ZSM‑5。协同利用M/MXene/ZSM‑5复合催化剂中金属的催化活性、MXene导电性以及ZSM‑5分子筛对有机物分子的吸附性，提高非均相类芬顿反应催化剂的催化反应效率。

技术领域

本发明涉及废水中有机物降解技术领域，尤其涉及一种非均相类芬顿反应催化剂及其制备方法。

背景技术

非均相类芬顿反应是一种典型的固-液催化反应，其原理是活性自由基参与有机物分子分解。在催化分解有机物分子过程中，催化剂的作用是降低反应的活化能，同时提高催化剂表面的反应物分子浓度，从而提高反应速率。

现有的非均相类芬顿催化剂价格便宜，但是效率低、易分解失活；对于一些贵金属催化剂价格昂贵，使用成本比较高。现针对非均相类芬顿反应降解废水中有机物分子研发出一种新型非均相类芬顿催化剂，其成本低并具有高活性。

现有的非均相类芬顿催化剂主要由液相反应合成，产生大量的酸、碱废水，威胁环境安全。针对这一缺点研发无溶剂合成非均相类芬顿催化剂十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型非均相类芬顿反应催化剂及其制备方法，本发明提供的非均相类芬顿反应催化剂合成工艺简单、成本低以及提高催化剂中金属含量。

本发明提供了一种新型非均相类芬顿反应催化剂，包括ZSM-5分子筛、MXene纳米片以及过渡金属元素化合物，M/MXene覆盖在ZSM-5分子筛表面形成M/MXene/ZSM-5复合催化剂。

优选地，非均相类芬顿反应催化剂M/MXene/ZSM-5合成过程无溶剂参与。

优选地，所述金属元素类型为过渡金属元素。

优选地，所述MXene为单层Ti₃C₂-MXene、Nb₂C-MXene、V₂C-MXene、Ti₄N₃-MXene溶液。

优选地，以金属单质计，所述金属M与合成原料中SiO₂质量比为(1～50):100。

优选地，所述MXene与合成原料中SiO₂质量比为(1～20):100。

优选地，ZSM-5分子筛中SiO₂/Al₂O₃摩尔比为25～+∞。

本发明还提供了上述技术方案所述非均相类芬顿反应催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将MXene溶液、SiO₂混合搅拌，得到溶液1；

将金属盐加入溶液1混合搅拌，得到溶液2；

溶液2经过真空冷冻干燥处理，得到干燥粉末1；

将模板剂或ZSM-5分子筛晶种、碱源、铝源混合研磨，得到粉末2；

将粉末2导入反应釜，密封加热，加热温度为120℃～200℃，晶化时间24～96h；

反应后的产物依次经洗涤、烘干和焙烧，得到所述非均相类芬顿反应催化剂M/MXene/ZSM-5。