[发明专利]一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法及其应用，包括如下步骤：(1)边搅拌，边向去离子水中加入PVP和MnCl₂·4H₂O，获得第一溶液；将K₃[Fe(CN)₆]溶解于去离子水中，获得第二溶液；(2)将步骤(1)所得的第一溶液缓慢滴加至第二溶液中，在常温下搅拌使其充分反应后进行陈化；(3)将步骤(2)所得的物料进行固液分离，所得固体经洗涤后再进行真空干燥，接着研磨过筛后，得到Mn‑Fe PBA；(4)将步骤(3)所得的Mn‑Fe PBA置于管式炉当中，在氢气氛围下，于300‑350℃煅烧1‑2h，得到所述磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂。本发明制备的催化剂能够更高效的催化过硫酸盐，促进催化剂电子的转移能力，增强催化剂的催化活性。

技术领域

本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

高级氧化法(Advanced Oxidation Processes，简称AOPs)是处理难降解有机物的新兴的、高效的方法之一，其产生的强氧化性的自由基(·SO₄^-和·OH)通过氧化提高难降解有机物的降解性和矿化率。目前，高级氧化工艺的研究热点在于如何能够高效地活化氧化剂产生自由基。因此，开发出一种廉价，环境友好，高性能的新型催化剂是高级氧化技术的主要研究方向之一。

基于硫酸根自由基(·SO₄^-)的高级氧化技术(SR-AOPs)近年来受到广泛关注，因为它们对难降解有机物的降解具有较高的氧化能力和良好的适应性。采用过渡金属氧化物活化过硫酸盐处理难降解有机污染物适用性广，效率高，应用潜能高，反应条件温和，不需外加能量，因而被广泛地应用。目前，有许多研究人员已经广泛设计不同形貌结构的铁锰双金属复合催化剂用于活化过硫酸盐降解有机污染物。尽管铁锰双金属催化剂在活化过硫酸盐方面表现出优异的催化能力，但双金属材料颗粒在液相反应中具有团聚体的局限性，导致只有团聚体边缘的活性位点参与反应。近年来，具有纳米笼状结构的普鲁士蓝类似物(PBAs)的制备在环境催化领域引起关注。由于其制备出来的催化材料具有较大的比表面积、较小的孔径以及路易斯酸性位点，因此能够促进金属离子的电子转移，强化多种催化反应。但Mn-Fe PBA由于活化PMS的效率较低，稳定性较差，限制了Mn-Fe PBA在降解持久性有机污染物中的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的应用。

本发明的技术方案如下：

一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)边搅拌，边向去离子水中加入PVP和MnCl₂·4H₂O，获得第一溶液；将K₃[Fe(CN)₆]溶解于去离子水中，获得第二溶液；

(2)将步骤(1)所得的第一溶液缓慢滴加至第二溶液中，在常温下搅拌使其充分反应后进行陈化；

(3)将步骤(2)所得的物料进行固液分离，所得固体经洗涤后再进行真空干燥，接着研磨过筛后，得到Mn-Fe PBA；

(4)将步骤(3)所得的Mn-Fe PBA置于管式炉当中，在氢气氛围下，于300-350℃煅烧1-2h，得到所述磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂。

在本发明的一个优选实施方案中，所述PVP与MnCl₂·4H₂O的质量比为1∶4.8-5.2。