[发明专利]一种黄土负载纳米Fenton光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种黄土负载纳米Fenton光催化剂的制备方法，是将黄土经酸化后分散于蒸馏水中制得黄土悬浮液；在惰性气体保护下，在黄土悬浮液中加入硫酸亚铁溶液，室温搅拌后，加入还原剂继续搅拌反应；反应结束后静置沉积，所得沉积物用蒸馏水反复洗涤后，真空干燥，即得黑色粉末状黄土负载纳米Fenton光催化剂。光催化降解性能测试表明，本发明所制备的黄土负载纳米Fenton光催化剂在可见光的照射下具有很好的光催化活性，而且该光催化剂具有原料易得、成本低廉、生态环境友好等特点，在光催化降解染料废水领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种黄土负载纳米Fenton光催化剂的制备方法，属于复合材料领域和废水处理技术领域。

背景技术

近数十年来，随着现代工业的高速发展与石化资源的大量使用，环境污染成为威胁人类生活的突出问题，其中，废水中的有机污染物是一类重要的有害物。已经有多种技术应用于废水中有机污染物的去除，目前使用最广泛的有吸附法、直接氧化法、高级氧化法等。与传统的吸附法和直接氧化法相比，高级氧化法由于能将污染物完全降解为无害的CO₂和H₂O，并且具有无二次污染、催化剂能够回收利用等符合当下绿色环保的优点而表现出更好的应用前景。高级氧化法包括Fenton法、电化学法、超声氧化法、光催化氧化法和臭氧氧化等。

Fenton反应是成本最低的一种高级氧化技术，具有反应装置简单、反应条件温和、运营成本低等优势，在有机废水的处理领域备受关注。传统的Fenton反应一般指的是H₂O₂和Fe²⁺组成的均相催化体系，其缺点是催化反应后难以分离，Fe²⁺容易溢出导致二次污染，并且H₂O₂消耗量较大，增加了废水处理的成本。非均相Fenton催化是利用活性颗粒组分，即把Fe⁰、Fe²⁺或Fe³⁺负载于天然材料（如碳材料、分子筛类、粘土类等），将H₂O₂转化为羟基自由基（•OH）来完成有机污染物的降解，可实现对固体催化剂的分离和重复利用。利用这些载体本身具有的吸附性能，进一步提高Fenton催化剂的催化效率，同时降低成本。如：王莹等（非均相电芬顿法处理染料废水, 当代化工, 2015, 44(6): 1216-1218.）以铁改性膨润土为催化剂，采用电Fenton氧化降解染料活性红，发现活性红降解率达到98%以上。Huan Liang等（J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 2015, 49: 105-112）将Fe₂O₃负载于硅藻土，并在光Fenton条件下降解罗丹明B，发现可见光会促进羟基自由基的生成，降解率可达95%。黄应平等（CN 200910272152.6）以NaY分子筛为载体制备了异相Fenton光催化剂，发现负载后的固相催化剂在16 h内对微囊藻毒素溶液的降解率达到96%左右。于晓丹等（CN 107159211A）制备了Fe₃O₄/TiO₂复合材料，制得的纳米Fe₃O₄/TiO₂复合材料具有良好的化学稳定性。总之，为了使制备的催化剂成本更加低廉，应用更为广泛，需要寻找更加廉价而有效的载体材料。

黄土是一种来源广泛、无毒、无二次污染、廉价易得的绿色天然无机硅酸盐材料。其疏松片层结构使其具有一定的吸附能力，经酸化改性后，其比表面积增大，同时吸附能力增强。以黄土颗粒为载体，负载纳米Fenton光催化剂应当兼具成本低、环境友好、吸附性能强等特点，以期在光催化降解染料废水领域具有很好的应用前景。

发明内容

本发明目的是利用黄土的结构和特性，提供一种黄土负载纳米Fenton光催化剂的制备方法。

一、黄土负载纳米Fenton光催化剂的制备