[发明专利]一种磁性LDO/CN复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种磁性LDO/CN复合催化剂及其制备方法和应用，将壳聚糖溶解于盐酸溶液中，再加入二价金属盐和三价铁盐，充分溶解得到盐溶液A；将氢氧化钠溶于水中形成碱液B；将盐溶液A滴加到碱液B中，滴加过程pH保持在10～11；滴加结束后，将得到的混合溶液加热至60～80℃搅拌老化，得到固体沉淀物；将固体沉淀物洗涤至中性，干燥得到LDH/Cs固体；将LDH/Cs固体在氮气保护下煅烧，得到磁性LDO/CN复合催化剂。制备方法简单，减少金属离子的流失，且易于回收。

技术领域

本发明涉及类芬顿催化剂制备技术领域，特别是涉及一种磁性LDO/CN复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素是对抗细菌感染的关键抗菌剂。四环素(TC)作为一种被广泛应用于人畜疾病治疗的抗生素药物，通过类抗生素有机污染物的转化和生物积累，造成了严重的水环境问题。这些有机污染物刺激耐药细菌的产生对水体生态系统造成危害，严重破坏生态平衡。因此，去除四环素有机污染物是必不可少的。近年来，人们对TC的降解进行了广泛的研究。典型的处理方法有物理吸附、超声、电化学、光催化和高级氧化法(AOP)。以产生高反应性自由基为特征的高级氧化工艺(AOPs)因其对难降解污染物的降解和矿化效率高而被认为是一种很有前途的方法。硫酸根自由基(SO₄^-·)和羟基自由基(HO·)是AOPs产生的最强氧化物种。基于产生SO₄^-·的AOPs在过去十年中受到了更多的关注。过一硫酸盐(PMS)常用于生产这两种SO₄^-·和HO·自由基，通过紫外线光、加热、过渡金属等活化。在各种方法中，过渡金属活化因其有效可控的优点而得到了广泛的应用。与离子形式的过渡金属相比，利用固体金属化合物活化PMS的多相催化工艺更具有实际应用前景，因为固体催化剂易于从水中分离。

其中，用于活化PMS的一种固体金属化合物是水滑石，水滑石(Layered DoubleHydroxides，简称LDH)，是一种由二价和三价元素组成的双金属氢氧化物，化学通式为[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^z+[A^n-]_z/n·mΗ₂O，可利用二价和三价可溶性金属盐在碱性条件下通过共沉淀法获得。然而，直接使用纳米水滑石粉末催化剂会引起以下问题：(1)团聚现象，催化剂有效活性面积下降，从而催化效率降低。(2)金属流失，金属离子的浸出导致活性组分减少，同时给水体带来二次污染。(3)回收困难，粉末状的水滑石在实验室中需要离心或过滤得以回收利用，增加实际应用成本。以上这些问题极大限制了纳米水滑石粉末的工业化应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种磁性LDO/CN复合催化剂及其制备方法和应用，制备方法简单，减少金属离子的流失，且易于回收。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种磁性LDO/CN复合催化剂的制备方法，将壳聚糖溶解于盐酸溶液中，再加入二价金属盐和三价铁盐，充分溶解得到盐溶液A；将氢氧化钠溶于水中形成碱液B；将盐溶液A滴加到碱液B中，滴加过程pH保持在10～11；滴加结束后，将得到的混合溶液加热至60～80℃搅拌老化，得到固体沉淀物；将固体沉淀物洗涤至中性，干燥得到LDH/Cs固体；将LDH/Cs固体在氮气保护下煅烧，得到磁性LDO/CN复合催化剂。

优选的，二价金属盐为硝酸钴、硝酸镍和硝酸锰中的一种；三价铁盐为硝酸铁。

优选的，二价金属盐与三价铁盐的摩尔比为(2～5):1。

优选的，壳聚糖的质量与二价金属盐和三价铁盐的质量总和的比值为1：(0.5～2)。

优选的，碱液B中氢氧化钠的浓度为0.01～0.2M。