[发明专利]一种过渡金属掺杂铁锰复合氧化物及制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种过渡金属掺杂铁锰复合氧化物及制备方法，利用Pseudomonas sp.F2生物活性、生长代谢过程将过渡金属离子氧化成高价态的氧化物，同时以生物铁锰氧化物为载体将金属离子氧化、吸附于生物铁锰氧化物表面，产生的沉淀物即为过度掺杂金属离子的生物铁锰复合氧化物。生物铁锰氧化物及新生活性细胞的代谢过程将过渡金属离子转化成价态丰富、比表面积大的过渡金属掺杂铁锰复合氧化物。

技术领域

本发明属于生物质材料技术领域，特别是涉及一种过渡金属掺杂铁锰复合氧化物及制备方法及应用。

背景技术

抗生素由于其广谱抗菌性，广泛应用于治疗人类和动物疾病。抗生素在人体内代谢很低，80％的抗生素随尿液和粪便排出体外，最终排入水体中，污染水环境。地表水中抗生素浓度在ng/L-μg/L范围内，但医院废水中浓度可达几mg/L，对环境和人类有潜在的危险性。

过硫酸盐高级氧化法是基于硫酸根自由基(SO₄^-·)的一种高级氧化技术，过硫酸盐被活化后产生活性基团(·OH、SO₄^-、·¹O₂、)，高效将有机物降解。过渡金属(Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Ce²⁺等)可将过硫酸盐活化，但是均相的反应会造成二次污染，因此固体催化剂的制备引起了学者的关注。大多数的催化剂是用化学法合成，其制备条件严苛且成本较高，生物催化剂由于其制备条件温和、成本较低且环境友好引起了许多学者的关注。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种过渡金属掺杂铁锰复合氧化物及制备方法及应用。

本发明提供一种过渡金属掺杂铁锰复合氧化物的生物制备方法，包括以下步骤：

(1)将恶臭假单胞菌Pseudomonas sp.F2无菌条件下接种到含有Fe²⁺和Mn²⁺的培养基中培养，置于恒温气浴摇床，转速为165rpm，设定培养温度，培养1～3天后，再向培养基中继续添加过渡金属溶液，继续培养4～10天；

(2)将步骤(1)培养完的培养基静置沉淀，得到黑色沉淀物，倒去上清液后，将黑色沉淀物与残留生物细胞共同热解，设定热解温度和热解时间，热解后制得过渡金属掺杂铁锰复合氧化物。

作为优选，步骤(1)中所述培养温度为20-40℃。

作为优选，步骤(1)中所述培养基中含有Fe²⁺浓度为100～1000mg/L、Mn²⁺浓度为20～100mg/L,所述培养基中Fe²⁺：Mn²⁺浓度比为5～10：1。

作为优选，步骤(1)中所述培养基组份包括：终浓度为1290mg/L的蛋白胨、320mg/L的酵母浸出粉、240mg/L的K₂HPO₄·3H₂O、320mg/L的MgSO₄·7H₂O、240mg/L的CaCl₂·2H₂O、120mg/L的NaNO₃、150mg/L的NH₄Cl。

作为优选，步骤(1)中所述过渡金属溶液包含有Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Ce²⁺中任意一种或多种金属离子。

作为优选，步骤(1)中所述过渡金属溶液中金属离子浓度为0.02～1.0g/L。

作为优选，步骤(2)中所述热解温度为200℃、400℃或600℃,热解时间为2h。