[发明专利]一种用于双氧水分解生成羟基自由基降解有机废水的三元纳米合金催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于水污染处理技术领域，具体涉及一种用于双氧水分解生成羟基自由基降解有机废水的三元纳米合金催化剂及其制备方法。本催化剂以多孔材料作为载体，含铁镍元素纳米合金颗粒的活性物前驱体浸渍液，在含H₂还原气氛中，通过浸渍‑高温还原两步法合成具有高活性、长寿命、低成本的催化剂。本发明的催化剂充分利用纳米合金元素间的协同作用，生成的纳米合金颗粒具有高催化活性、高化学稳定性、金属离子溶出率低、反复催化活性较好、适用范围广等优点。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于双氧水分解生成羟基自由基降解有机废水的三元纳米合金催化剂及其制备方法。

背景技术

自从芬顿催化氧化技术发现后，由于降解能力强，被广泛应用于医药废水、工业废水和农业废水等的处理工程中。但是，由于其在反应过程对溶液pH要求高且产生大量铁泥，增加了水处理工艺设备及成本。目前仍有较大量的均相芬顿催化技术应用于废水处理工程中，开发类芬顿有机物降解技术具有重大的现实意义。

为克服均相芬顿技术存在的缺点，人们对多相类芬顿降解技术进行了大量的研究与开发工作，近期取得了取得不少成果，尤其在催化剂制备技术的研究领域。多相类芬顿催化氧化过程中与其催化剂自身形态结构、固液微界面的性质以及反应体系的pH值、溶液性质等因素相关。在多相类芬顿催化体系中，H₂O₂与催化剂表面的活性位点发生界面反应，同时从催化剂中溶出的过渡金属离子反应进而产生羟基自由基(·OH)。多相类芬顿催化剂对H₂O₂的高效利用，则主要通过催化剂表面的氧化还原反应促使界面电子进行转移，进而使H₂O₂分解形成羟基自由基(·OH)和超氧自由基等这些含氧自由基团的高氧化性能，对水中难降解的有机污染物实现高效去除。多相类芬顿催化反应中H₂O₂反应机制，其无效分解主要是发生在金属离子的还原过程，因而具有高还原性能催化剂的研究开发至关重要。

发明内容

为了解决现有多相类芬顿催化反应中，H₂O₂在金属离子还原过程中的无效分解产生氧气，造成羟基自由基生成量降低、H₂O₂有效利用率减小，使得化学稳定性和催化活性较低、催化寿命较短、反复催化活性较低等问题，本发明提供了一种用于双氧水分解生成羟基自由基降解有机废水的三元纳米合金催化剂及其制备方法。

为解决上述问题，本发明采用了如下方案：

一种用于双氧水分解生成羟基自由基降解有机废水的三元纳米合金催化剂，该催化剂由多孔性载体、含铁镍元素纳米合金颗粒的活性物前驱体浸渍液、含H₂还原气氛制得。

进一步的，所述多孔性载体为陶瓷材料、碳基载体、沸石、堇青石、Al₂O₃、多孔分子筛、泡沫金属材料中的任意一种。

进一步的，所述碳基载体为：煤质活性炭、椰壳活性炭、合成材料活性炭、碳纤维、碳棒、碳纳米管、碳毡、碳纸或碳布任意一种。

进一步的，所述活性物前驱体浸渍液是含铁盐、镍盐、第三种金属元素盐的溶液；所述铁盐与镍盐的摩尔比为1:0.2～100，所述铁盐和镍盐的总摩尔与第三种金属元素盐的摩尔比为1:0.01～0.2。

进一步的，所述铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁及醋酸铁中的一种或几种；所述镍盐为氯化镍、硫酸镍及硝酸镍中的一种或几种；所述第三种金属元素盐为含有Co、Cu、Mn、Sn、Mo、Ce、Pt、W其中一种金属元素的氯化盐、硫酸盐及硝酸盐中的一种或几种。