[发明专利]用于类芬顿反应的铁系催化剂及其制备方法、应用

说明书

本申请公开一种用于类芬顿反应的铁系催化剂及其制备方法、应用，该用于类芬顿反应的铁系催化剂包括载体以及锚定在所述载体上的活性组分，所述载体为硫氮共掺杂的非均相碳基载体，所述活性组分为铁单原子团簇。该用于类芬顿反应的铁系催化剂具有较高的催化活性和良好的稳定性，用于类芬顿反应中时铁离子溶出率很低，同时能够兼具良好的催化效果。

技术领域

本申请涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种用于类芬顿反应的铁系催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

相关技术中，会用到铁基材料作为类芬顿废水处理技术的催化剂。但是在类芬顿废水处理技术中所应用的铁系催化剂，其在催化活性和稳定性等方面仍存在较多问题，例如铁系催化剂在废水中的分散性差、粒径大小难以控制、催化过程中存在聚集、催化过程中铁离子溶出严重、催化剂重复利用性差等问题，极大地限制了铁系催化剂发挥催化作用、进而影响对废水处理的效果。

发明内容

本发明公开了一种用于类芬顿反应的铁系催化剂及其制备方法、应用，以解决现有铁系催化剂催化活性和稳定性较差等问题。

为了实现上述目的，第一个方面，本申请提供一种用于类芬顿反应的铁系催化剂，所述铁系催化剂包括载体以及锚定在所述载体上的活性组分，所述载体为硫氮共掺杂的非均相碳基载体，所述活性组分为铁单原子团簇。

第二个方面，本申请提供一种如第一个方面所述铁系催化剂的制备方法，包括以下步骤：

研磨：将有机铁源与含硫氮元素的有机物混合研磨，得到混合物粉末；

煅烧：将所述混合物粉末在惰性气体氛围下煅烧，得到所述铁系催化剂。

可选地，在所述制备方法中，所述有机铁源为酞菁铁或二茂铁，所述含硫氮元素的有机物为三聚硫氰酸或硫脲。

进一步地，在所述制备方法中，所述有机铁源为酞菁铁，所述含硫氮元素的有机物为三聚硫氰酸，所述酞菁铁与所述三聚硫氰酸的质量比为0.1:1～0.1:4。

优选地，在所述制备方法中，所述酞菁铁与所述三聚硫氰酸的质量比为0.1:2。

进一步地，在所述研磨的步骤中，研磨时间为10min～60min。

可选地，在所述研磨的步骤中，研磨时间为20min～40min。

优选地，在所述研磨的步骤中，研磨时间为30min。

进一步地，所述煅烧的步骤为：将所述混合物粉末置于封闭容器中，并将所述封闭容器放在管式炉中，在惰性气体氛围下以3℃/min～7℃/min的升温速率升温至500℃～900℃、对所述混合粉末煅烧1h～3h，待自然冷却至室温，取出黑色的固体材料，所述固体材料为所述铁系催化剂。

可选地，在所述煅烧的步骤中，煅烧温度为750℃～850℃。

优选地，在所述煅烧的步骤中，煅烧温度为800℃，升温速率为5℃/min，煅烧时间为2h。

可选地，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气中的一种或几种的混合气。

第三个方面，本申请提供一种铁系催化剂的应用，所述铁系催化剂为第二个方面制备的用于类芬顿反应的铁系催化剂，所述铁系催化剂用于催化活化氧化剂降解废水中的有机污染物，所述氧化剂选自过一硫酸盐、高碘酸盐中的一种或几种。

进一步地，所述应用包括以下步骤：将所述铁系催化剂、所述氧化剂加入到含有机污染物的废水中进行搅拌，得到反应体系，调节所述反应体系的pH至2-10进行反应，使所述混合溶液中的所述有机污染物降解。