[发明专利]一种制备阳离子缺陷型层状双氢氧化物的方法及其在制备高价铁离子中的应用

说明书

本发明公开了一种制备阳离子缺陷型层状双氢氧化物的方法及其在制备高价铁离子中的应用，所述方法为：将CuClsubgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O、FeClsubgt;3/subgt;·3Hsubgt;2/subgt;O、AlClsubgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O和(NHsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;CO进行充分的水热反应，所得反应物与强碱溶液充分反应去除Alsupgt;3+/supgt;；所述CuClsubgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O、FeClsubgt;3/subgt;·3Hsubgt;2/subgt;O、AlClsubgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O和(NHsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;CO中，Cusupgt;2+/supgt;、Fesupgt;3+/supgt;、Alsupgt;3+/supgt;和(NHsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;CO的摩尔质量比为(6.5～7.5)：(2.5～3.5)：(0.1～0.4)：(6.5～7.5)；所述强碱溶液的摩尔浓度为4～8mol/L。本发明通过环境友好的阳离子缺陷型铁基催化剂与过硫酸盐的耦合，不需要借助外界能量就能活化过硫酸盐，解决了如何直接将环境中大量的二价铁和三价铁直接定向转化成中间态高价铁的问题，提高有机污染物的降解效率。本发明提供的方法不仅操作简单，能耗小，成本低，而且去除污染物的效果明显，绿色环保。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体地，涉及一种制备阳离子缺陷型层状双氢氧化物的方法及其在制备高价铁离子中的应用。

背景技术

长期以来，现有技术主要通过铁离子耦合过硫酸盐的类芬顿反应产生自由基来修复污染物，并且认为硫酸根自由基(SO₄^·-)、羟基自由基(·OH)、超氧自由基(O₂^·-)和单线态氧(¹O₂)是主要的高效的氧化活性物质。然而，过硫酸盐活化过程中也可形成高价金属离子活性物质，与传统的自由基氧化途径相比，高价金属离子活性物质在复杂的水环境体系中具有更强的抵抗性。

目前，产生中间态高价金属离子活性物质的方式，主要是由低价金属离子(如Fe²⁺/Fe³⁺)氧化成高价铁(Fe(VI))，然后再还原生成具有光谱性的中间态高价活性物质(如Fe(IV)/Fe(V))；或者直接由高价铁酸盐还原生成。然而，这些方式的成本都比较高，且产生的高价活性物质具有随机性，导致对这些方式的使用受到较大限制。

层状双金属氢氧化物(LDH)因其可调节的基层阳离子种类、价态和层间阴离子，成为过硫酸盐活化的良好选择(如Cu-Fe-LDH)。然而，单独的Cu-Fe-LDH活化过硫酸盐反应主要是类芬顿反应，在此类反应中，高价金属离子(Fe³⁺)缓慢还原为低价金属离子(Fe²⁺)的过程，却成为了该反应的主要限速步骤，极大地抑制了电子转移到过硫酸盐的效率，这阻碍了过硫酸盐的激活。

因此，如何在过硫酸盐活化过程中快速直接生成高价活性物质以降解有机物是本领域技术人员难以攻克的技术瓶颈。

发明内容

为了解决现有技术中过硫酸盐活化过程中难以快速且选择性地产生中间态高价活性物质的问题，本发明提供了一种制备阳离子缺陷型层状双氢氧化物的方法及其在制备高价铁离子中的应用，利用阳离子缺陷型层状双金金属氢氧化物的活化过硫酸盐快速，直接产生中间态高价铁离子。

本发明的第一个目的是提供一种制备阳离子缺陷型层状双氢氧化物的方法。

本发明的第二个目的是提供上述方法制得的阳离子缺陷型层状双氢氧化物。

本发明的第三个目的是提供上述阳离子缺陷型层状双氢氧化物在制备高价铁离子中的应用。