[发明专利]一种磁性石墨烯基Fen+非均相催化剂制备方法及其应用

说明书

本发明属于催化剂新材料技术和环境净化技术领域，涉及一种磁性石墨烯基Fen+非均相催化剂制备方法及其应用。其制备方法包括：S1、石墨氧化后，加入到超纯水中，超声分散剥离，得到氧化石墨烯水溶液；S2、向所述S1中得到的氧化石墨烯水溶液加入亚铁离子和铁离子的混合溶液，搅拌，经过化学共沉淀反应后得到S2产物；所述亚铁离子和铁离子的混合溶液为FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液；S3、将所述S2中得到的S2产物进行分离沉淀，超纯水洗涤至中性，得到磁性石墨烯基Fen+非均相催化剂。该方法制得的催化剂且具有良好的磁分离特性和稳定的催化活性，为处理难降解有机废水提供了广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂新材料和环境净化技术领域，具体涉及一种磁性石墨烯基Feⁿ⁺非均相催化剂制备方法及其应用。

背景技术

工业废水，如染料废水、制药废水、酚类废水，这些废水成分复杂，难降解且有毒有害污染物多，稳定性高且不易氧化降解。水体中残余污染物的毒性可能导致水生态系统的破坏，对动物和人类健康亦具有一定危害性，传统的水处理方法难以彻底处理。因此，废水中难降解有机污染物的处理/深度去除已成为环境修复领域的研究热点之一。

高级氧化技术(AOPs)是去除难降解有毒有害有机物的有效方法，其中研究最深入的Fenton反应利用Fe2+催化 H2O2产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)和过氧自由基(·O2H)。强氧化性的羟基自由基几乎可以无选择性地将有机物彻底矿化为CO2和H2O或者氧化为易生物降解产物。有研究表明Fenton反应产生羟基自由基氧化对偶氮染料具有良好的矿化效果。但是Fenton氧化有以下局限：反应pH范围窄，在pH 2～4介质中反应才能彻底进行；Fe2+投加量大，投加后会增大处理后废水的色度；Fe2+流失严重，当体系 pH升高后反应产生铁泥，回收困难，容易造成二次污染。

非均相Fenton试剂具有高的催化H2O2活性、较低的铁损失、更加宽广的pH适用范围以及良好的稳定性等特点，克服了均相Fenton试剂存在的缺点；但是非均相Fenton催化剂存在粒径小且不易分离、回收率低的缺陷限制了其广泛应用。此外，非均相Fenton反应是固体催化剂表面化学吸附有机物和表面活性组分(亚铁离子等)催化H2O2分解产生自由基(·OH)氧化有机物的过程。

新型二维碳材料石墨烯，除了具有巨大的比表面积、高化学稳定性外，还具有良好的吸附性能和优异的电学特性。有研究表明石墨烯可以作为有机污染物的吸附和电荷传输的平台，它不仅起到了重要的吸附作用，还能有效抑制电荷的复合，从而产生更高的吸附效果。因此，若能将亚铁离子负载在其上面，使其具有良好的催化氧化性能。加之其磁特性易于分离，具有广阔的应用前景。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种磁性石墨烯基Fen+非均相催化剂制备方法及其应用，开发了一种成本低廉、比表面积大、具有pH响应宽、高效且易分离的可用于催化降解水中难降解有机物的磁性石墨烯基Feⁿ⁺非均相催化剂制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁性石墨烯基Feⁿ⁺非均相催化剂的制备方法，其所述催化剂由氧化石墨烯基体及负载在氧化石墨烯基体上的磁性催化活性组分构成，其制备方法包括：

S1、石墨氧化后，加入到超纯水中，超声分散剥离，得到氧化石墨烯水溶液；

S2、向所述S1中得到的氧化石墨烯水溶液加入亚铁离子和铁离子的混合溶液，搅拌，经过化学共沉淀反应后得到S2 产物；所述亚铁离子和铁离子的混合溶液为FeSO₄·7H₂O和 FeCl₃·6H₂O的混合溶液；

S3、将所述S2中得到的S2产物进行分离沉淀，超纯水洗涤至中性，得到磁性石墨烯基Feⁿ⁺非均相催化剂。