[发明专利]一种碳包覆α-Fe2

说明书

本发明公开了一种碳包覆α‑Fe₂O₃材料及其制备方法和应用，该材料制备方法为：选用三聚氰胺和硝酸铁加入蒸馏水中，将三聚氰胺溶解后，用无机酸调节反应体系的pH值，三聚氰胺原位水解生成三聚氰酸，然后三聚氰胺与三聚氰酸自组装形成模板；然后采用冻干的方式获得结构疏松的前驱体结构，最后通过马弗炉煅烧得到碳包覆的α‑Fe₂O₃。本实验方法简单、成本低，可以大规模的合成。与经典的Fenton试剂相比，本材料非常稳定可循环使用，并且在pH：2～7范围内都可以有效的氧化污染物，更有效利用H₂O₂并且不会造成二次污染。

技术领域

本发明涉及一种碳包覆的α-Fe₂O₃材料，特别是涉及一种模板制备用于光Fenton氧化各类水污染物的碳包覆的α-Fe₂O₃材料的方法。

背景技术

当今世界，随着人口的增长、经济的发展以及工业进程的推进，越来越多的新型污染物出现，包括医、药、农药、氯酚以及内分泌干扰素等物质，这些物质进入水体，经不断积累和富集，对水环境造成了严重的污染，水中污染物经过层层食物链最终危害人类的生命健康。然而，一些研究表明，上述的这些有机污染物及其代谢产物不仅具有毒性而且大多具有持久性和顽固性，利用传统物理化学手段或生物降解等水处理技术难以将其有效去除。因此难生物降解有机污染物的处理技术成为环境科学与技术领域的研究热点。

以产生强氧化性自由基为主体的经典Fenton利用羟基自由基(·OH)攻击有机污染物，将有机物分子逐步降解为小分子物质，如二氧化碳、水和无机盐等，进而达到高效去除有毒有害有机污染物的目的。但是经典Fenton反应对于pH值的要求苛刻，易产生铁泥造成二次污染，并且利用H₂O₂的效率很低，导致成本过大。为了解决这些问题，本发明开发了一种模板法制备的碳包覆的α-Fe₂O₃。利用半导体催化剂对可见光的吸收，不仅可以达到循环利用且不产生二次污染的效果，并且拓宽了其pH值响应范围，更加快速有效的氧化污染物，光照90min可以氧化99.0％的硝基苯溶液(100mg/L)，并且总矿化率(TOC测量)为97％。

发明内容

本发明的目的是为了合成具有高效光Fenton性能的α-Fe₂O₃，解决经典Fenton反应中对于双氧水利用率过低的问题，以及反应过程中产生铁盐造成二次污染的问题。本发明提供了一种模板法制备用于光Fenton氧化各类水污染物的碳包覆的α-Fe₂O₃的方法：选用三聚氰胺以及不同的铁盐加入蒸馏水中，将三聚氰胺溶解后，用无机酸调节反应体系的pH值，三聚氰胺原位水解生成三聚氰酸，然后三聚氰胺与三聚氰酸自组装形成模板；然后采用冻干的方式获得结构疏松的前驱体结构，最后通过马弗炉煅烧得到碳包覆的α-Fe₂O₃。本实验方法简单、成本低，可以大规模的合成。与经典的Fenton试剂相比，本材料非常稳定可循环使用，并且在pH：2～7范围内都可以有效的氧化污染物，更有效利用H₂O₂并且不会造成二次污染。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种碳包覆α-Fe₂O₃材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将三聚氰胺和硝酸铁加入蒸馏水中混合均匀；

2)检测步骤1)得到的溶液的pH值，然后加入强酸调节pH值至1～3；

3)将步骤2)中调节完pH值后的溶液放置在室温下直至出现白色絮状沉淀；

4)将步骤3)中得到的白色絮状沉淀进行冷冻干燥得到前驱体；