[发明专利]铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法，包括：将铁盐和镍盐与石墨相氮化碳前驱体溶解在溶剂中，去除溶剂，得到的固体经过煅烧得到铁、镍掺杂石墨相氮化碳复合物；还原剂存在下，铁、镍掺杂石墨相氮化碳复合物与钯催化剂反应，得到铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂。本发明还公开上述制备方法制备得到的催化剂和该催化剂的应用方法。本发明通过Fe、Ni、Pd和石墨相氮化碳相互作用，在常温常压下原位合成过氧化氢直接降解污染物。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体是涉及一种铁、镍、钯共掺杂 石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法、产品及应用。

背景技术

随着工业化的不断发展，各种污染物的排放日趋增加，对人类的健康 和生态环境造成了极大地威胁。传统的生物处理技术虽然成本低廉，但对一 些难降解的有毒物质的处理效果不佳，水质往往不能达标排放。高级氧化技术 作为新的水处理技术，其具有反应快速、适用范围广、无二次污染等特点。 其中，基于过氧化氢(H₂O₂)的芬顿技术具有操作简便、高效、对后续的生 化处理没有毒害作用且对环境友好等优点，但由于H₂O₂本身不够稳定，反应过程中也存在大量的副反应，使得H₂O₂的使用率较低，此外H₂O₂的价 格及运输、储存成本也较高，不利于投入实际生产使用。原位合成技术具 有操作简单、成本低廉等特点，应用于芬顿技术中可极大地提高H₂O₂利用 率。因此，该技术受到了人们的广泛关注。

在适宜条件下，利用合适的氢源原位持续合成H₂O₂，再直接应用， 可避免其无效分解，同时可以抑制过量H₂O₂生成的羟基自由基(·OH) 的损耗，能够极大地提高H₂O₂的利用率和处理效果，从而降低运行成本。 虽然甲酸中的氢含量仅为4.4wt％，但甲酸的制氢性能优于大多数其他含氢 材料(如甲醛、羟胺、肼等)。甲酸在酸性或中性条件下产出的氢气与H₂的反应的性质基本相同。故甲酸可视为一种很有前途的制备H₂O₂的原材 料。

石墨化氮化碳(graphitic carbon nitride,g-C₃N₄)是一种具有独特的半 导体能带结构和稳定化学性质的类石墨材料。常以三聚氰胺、硫氰酸铵、 尿素、硫脲等低成本富氮物为前驱体，经简单高温加热可合成g-C₃N₄。作 为催化剂，纯g-C₃N₄分子中存在着由6个含有孤对电子且等价的N原子 组成的位点，这些位点易于与金属离子形成化学键在降低金属离子析出 率，同时提高电子的传导速率。这一性质有利于污染物的降解，适合应 用于类芬顿体系中。

发明内容

本发明提供了一种铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备 方法，该方法操作简单，同时工艺成本低，制备过程中不会产生大量的废 水等，易于实现工业化。

本发明同时提供了由上述方法制备得到的铁、镍、钯共掺杂石墨相氮 化碳复合催化剂，该催化剂对有机污染物的降解效率高，使用成本低。

本发明还提供了一种上述利用上述铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳 复合催化剂降解废水中有机污染物的应用方法，其步骤简单，降解效率 高。

一种铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法，包括： 将铁盐和镍盐与石墨相氮化碳前驱体溶解在溶剂中，去除溶剂，得到的固 体经过煅烧得到铁、镍掺杂石墨相氮化碳复合物；还原剂存在下，铁、镍 掺杂石墨相氮化碳复合物与钯催化剂反应，得到铁、镍、钯共掺杂石墨相氮 化碳复合催化剂。