[发明专利]一种PVDF改性金属氧化物催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种PVDF改性金属氧化物催化剂及其制备方法与应用。所述PVDF改性金属氧化物催化剂，由金属氧化物粉末与PVDF粉末混合均匀后煅烧后制备得到。本发明的PVDF改性金属氧化物催化剂，以PVDF为改性剂，采用直接煅烧法制备PVDF改性金属氧化物催化剂，通过引入氟降低金属上的电子云密度，通过增强活性金属的Lewis酸性，促进臭氧分解生成更多的羟基自由基，通过调节PVDF的含量来提高羟基自由基的利用效率，增强对水中有机污染物的氧化降解，显著提高有机污染物的矿化程度。

技术领域

本发明属于水污染强化处理技术领域，具体涉及一种PVDF改性金属氧化物催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着经济的持续稳定增长，工业生产规模日益扩大，产生了大量毒性强、难处理的工业废水，对水环境的质量和居民健康造成严重威胁。催化臭氧氧化技术是一种高效绿色的高级氧化技术(AOPs)，由于该技术可以高效降解有机污染物在有机废水尤其是难降解有机废水处理方面得到越来越广泛的应用。寻求一种绿色经济，高效环保的催化剂来提高臭氧效率、增强臭氧的氧化能力成为一种有效的改进方法和手段。

非均相催化臭氧氧化效率高，固体催化剂可回收再利用，从而避免或者减弱了催化剂带来的二次污染，也降低了催化剂使用成本。通常，催化剂表面的羟基基团和键合的羟基离子可以加速臭氧的分解，导致羟基自由基的形成或者形成表面络合物，随后发生分子内电子转移，从而促进污染物的降解。目前使用较多的是金属氧化物，负载的金属氧化物和一些新型材料如活性炭增强催化臭氧。金属氧化物能够催化臭氧分解转化成更高氧化能力的活性氧物种，增强其氧化降解有机污染物的能力。但是，现有技术中的金属氧化物催化剂活性较低，稳定性欠佳，不利于规模化应用。

因此，开发一种催化活性高、稳定性好、制备方法简单、生产成本低的金属氧化物催化剂，以满足臭氧氧化催化的应用要求，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种PVDF改性金属氧化物催化剂及其制备方法与应用。该制备方法工艺简单，成本低，易于工业化生产。制备的PVDF改性金属氧化物催化剂应用于臭氧催化氧化分解废水中有机污染物中，能够增强金属氧化物的Lewis酸性，促进臭氧分解生成更多的羟基自由基，通过调节PVDF的含量来提高羟基自由基的利用效率，增强对水中有机污染物的氧化降解。

一种PVDF改性金属氧化物催化剂的制备方法，包括：将金属氧化物粉末与PVDF粉末混合均匀后煅烧，得所述PVDF改性金属氧化物催化剂。

上述制备方法工艺简单，采用直接煅烧的方式将氟引入金属氧化物中，降低金属氧化物的电子云密度，通过增强活性金属的Lewis酸性，促进臭氧分解生成更多的羟基自由基，有效增强对水中有机污染物的氧化降解。

作为优选，所述金属氧化物与PVDF的质量比为1：(0.1～20)。进一步优选为1：(0.1～15)。更进一步优选为1：(0.1～5)。进一步优选为1：(0.5～3)。

作为优选，所述金属氧化物为氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锰的一种或多种。进一步优选为氧化铝、氧化钛。更进一步优选为氧化铝。

作为优选，煅烧温度为100～700℃。进一步优选为300～700℃。更进一步优选为400～600℃。

作为优选，煅烧时间为2～48h。进一步优选为2～24h。更进一步优选为5～12h。

作为优选，煅烧反应结束后，将煅烧产物用乙醇、去离子水清洗干燥，即得所述PVDF改性金属氧化物催化剂。

作为优选，所述煅烧可以在马弗炉中进行，在设定温度下煅烧设定时间后，洗涤，烘干，得到PVDF改性金属氧化物催化剂。

一种PVDF改性金属氧化物催化剂，由上述任一项所述的制备方法制备得到。