[发明专利]用于有机染料降解的CuO类芬顿催化材料及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂制备相关技术领域，其公开了用于有机染料降解的CuO类芬顿催化材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将强碱溶液和(NH₄)₂S₂O₈水溶液按照预定摩尔比混合，以配置成腐蚀溶液；(2)依次采用盐酸、丙酮、乙醇及去离子水清洗铜网，以去除所铜网表面的氧化层；(3)将清洗后的所述铜网放入所述腐蚀溶液内腐蚀；(4)将腐蚀后的所述铜网煅烧预定时间，以得到具有自支撑结构的网状CuO类芬顿催化材料。本发明提供的催化材料易于分离、回收及重复利用，制备简单，成本较低。

技术领域

本发明属于催化剂制备相关技术领域，更具体地，涉及一种用于有机染料降解的CuO类芬顿催化材料及其制备方法。

背景技术

近年来，全球水污染危机不断加剧，废水中含有的有毒污染物(如偶氮基团、苯基团等)严重威胁着人类健康。传统治理方法主要是物理法，如沉淀、吸附、过滤等。这些方法操作繁杂，效果不明显，还会对环境产生二次污染。而类芬顿催化处理污水技术，因其超强降解效果、环境友好、适应性广、设备简单等优点引起了科研工作者的关注。类芬顿催化是指低价的过渡金属离子与过氧化氢发生反应，产生了高活性羟基自由基，羟基自由基再将有机污染物最终氧化降解为无害的小分子。由于类芬顿反应中的羟基自由基的产生属于化学反应，因此该方法能快速、有效地除去难降解有机污染物。

目前，大多数类芬顿催化剂都是粉末或者颗粒的形态，导致了繁琐的分离和回收过程，若催化剂和有机溶液分离不彻底不仅会造成溶液的二次污染，也会对催化剂的质量造成损失。相应地，本领域存在着发展一种易于回收的类芬顿催化材料及其制备方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于有机染料降解的CuO类芬顿催化材料及其制备方法，其基于现有类芬顿催化剂的工作特点，研究及设计了一种易于回收的用于有机染料降解的CuO类芬顿催化材料及其制备方法。所述CuO类芬顿催化材料表面的CuO纳米线中的Cu²⁺和H₂O₂反应生成·OH和·O₂^-，·OH和·O₂^-具有强氧化性，且CuO纳米线非常致密，使得所述CuO类芬顿催化材料具有较好的类芬顿催化性能及稳定性，提高了催化效率，且具有较好的重复性能，如15min内完全降解罗丹明B溶液，并且重复使用10次催化效果依然保持良好。此外，相对于现有的粉末状的纳米颗粒或者纳米纤维催化剂，采用所述制备方法制备的CuO类芬顿催化材料具有自支撑结构，且为网状结构，其发生反应后易于分离、回收和重复利用，同时对水溶液不会造成二次污染。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于有机染料降解的CuO类芬顿催化材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)将强碱溶液和(NH₄)₂S₂O₈水溶液按照预定摩尔比混合，以配置成腐蚀溶液；

(2)依次采用盐酸、丙酮、乙醇及去离子水清洗铜网，以去除所铜网表面的氧化层；

(3)将清洗后的所述铜网放入所述腐蚀溶液内腐蚀；

(4)将腐蚀后的所述铜网煅烧预定时间，以得到具有自支撑结构的网状CuO类芬顿催化材料。

进一步地，煅烧时间为2h～12h。

进一步地，煅烧温度为100℃～500℃。

进一步地，所述预定摩尔比为10:1～40:1。

进一步地，所述强碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。

进一步地，所述铜网的目数为200目，丝径为0.051mm，孔径为0.076mm。