[发明专利]一种四氧化三铁修饰碳纳米管还原氧化石墨烯复合物的制备及在去除水中四溴双酚A的应用

说明书

本发明公开了一种制备四氧化三铁修饰碳纳米管/还原氧化石墨烯复合物的方法及其在去除水中四溴双酚A上的应用，包括如下步骤：将20 mg氧化石墨烯与20 mg碳纳米管分散于60 ml乙二醇中，超声波细胞破碎仪处理3 h，形成均匀的分散液，之后将0.46 g FeCl₃·6H₂O，1.7 g乙酸钠，0.45 g聚乙二醇加入到上述分散液中，磁力搅拌30 min；将混合分散液转移到反应釜中，200℃反应10h；获得的沉淀物去离子水与乙醇反复清洗后，60℃下真空干燥12 h；最终产物研磨备用。本发明制备的催化剂能够快速降解四溴双酚A，降解速率常数大于0.5min^‑1，有望用于去除难降解污染物。

技术领域

本发明涉及一种制备四氧化三铁修饰碳纳米管/还原氧化石墨烯复合物的方法及其处理废水中四溴双酚A(TBBPA)中的应用。

背景技术

伴随着经济全球化的发展，各种废气、废水和废液的不断排放，不但破坏了生态环境，而且对水资源具有严重的污染，如今，人们对水资源的需求逐渐超出了水资源储存量，水资源的枯竭与污染呈现出严重局面，甚至影响到了人们正常使用和所需，尤其是高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。所以，探究高效经济的污水处理技术具有重要意义。

现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而高级氧化法（AOPs）可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有很好的应用前景。而芬顿技术作为一种常用的高级氧化技术，具有操作过程简单、反应易得、运行成本低廉、设备投资少且对环境友好性等优点，常用于有机污染物的去除。但是，在操作过程中使用的试剂量多，过量的Fe²⁺增大处理后废水中的COD并产生二次污染；有机物矿化不充分，形成的中间产物往往毒性更大；pH范围为2.0-4.0，范围太窄，限制了有机污染物处理的范围。鉴于传统芬顿技术在实际应用中的这些缺点，近年来在常规芬顿技术的基础上开发出许多类芬顿技术，具有较好的应用前景。

在类芬顿技术中，催化剂的选择是非常关键的。四氧化三铁（Fe₃O₄）具有强磁性，用于医药、冶金、电子和纺织等工业，以及用作催化剂、抛光剂、油漆和陶瓷等的颜料、玻璃着色剂等。因此，为获得更加高效的类芬顿催化剂，需要对四氧化三铁进行改性处理。

碳纳米管（CNT）碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能，近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。还原氧化石墨烯（rGO）因其高比表面积、优异的机械强度、丰富的表面官能团、高的导电性和具有一定的疏水性特征而被广泛应用。

因此，CNT和rGO共修饰Fe₃O₄的三元复合材料有望实现催化剂催化性能的协同增强，得以快速高效降解有机污染物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备CNT/rGO修饰Fe₃O₄复合物的方法及其在水处理中的应用，可实现在较短时间、更广泛的pH范围内对水生系统中内分泌干扰物的高效降解。

本发明提供一种制备CNT/rGO修饰Fe₃O₄复合物的方法，包括如下步骤：

（1）将20 mg氧化石墨烯和20 mg碳纳米管分散于60 ml乙二醇中，用超声波细胞破碎仪超声处理3 h,待用。

（2）将0.46 g FeCl₃·6H₂O，1.7 g乙酸钠，0.45 g聚乙二醇加入到步骤（1）中的分散液，并将混合物磁力搅拌30 min，待用。