[发明专利]一种负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂的制备方法、产品及应用

说明书

本发明提供一种负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂的制备方法、产品及应用。其中，制备方法包括以下步骤：(1)将铁盐加入至壳聚糖/乙酸水溶液中，磁力搅拌至体系均匀；(2)将硫源加入至上述体系中，磁力搅拌，得到前驱体混合体系；(3)将上述前驱体置于水热反应釜中进行水热反应，水洗烘干，得所述负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂。本发明的负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂的制备方法，操作简单，易于实现工业化。采用该制备方法制得的负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂，催化活性高，将其应用于催化氧化降解有机污染物过程中，能够有效提高污染物降解速率且性能稳定，操作简单，成本低，pH适用范围广，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂的制备方法、产品及应用。

背景技术

高级氧化技术是应对当前难降解有机物污染的有效手段。其中，芬顿反应能在常温常压下利用硫酸亚铁催化双氧水产生强氧化性的·OH，具有应用范围广、处理能力强、操作简便的特点，因而在工业废水处理中使用广泛。由于铁盐易于水解生成沉淀，为保证反应速率，废水处理前通常需要加酸，使体系保持在pH为3～4的严格酸性条件中。而反应过程中产生的大量含铁污泥，虽然能通过混凝强化污染物的去除效果，但后续难以处理，从而带来二次污染的问题。

芬顿反应中Fe²⁺向Fe³⁺的转换非常迅速(k＝70M^-1s^-1)，而Fe³⁺向Fe²⁺的还原则较为缓慢(k＝0.001～0.01M^-1s^-1)，为其反应的决速步骤。因此，向反应体系中加入抗坏血酸、羟胺、零价金属(Fe⁰、Ni⁰)、金属硫化物等还原性组分，可促进Fe³⁺还原，从而有效提高反应速率并减少铁泥的产生。其中，铁硫化物既具有能催化活化H₂O₂的铁，同时具有还原性的硫，因此作为芬顿催化剂具有显著的优势。黄铁矿(FeS₂)是自然界中储量最为丰富的硫铁矿，以天然黄铁矿及其改性材料为催化剂处理废水及地下水中有机污染物的研究已有诸多报道。然而，由于黄铁矿具有较高的硬度，难以通过减小粒径的方式进一步提高其催化活性。目前研究中多采用水热合成的方式制备催化性能更高的纳米FeS₂，但是，此类方法制备的纳米颗粒在使用过程中易发生团聚，进而导致活性的下降。

壳聚糖由自然界中广泛存在的甲壳素制备而成，成本低廉。其分子中大量的氨基、羟基可作为金属的结合锚点，用于重金属的吸附去除或是改性制备功能丰富的环境材料，在水热反应中，也可作为软模板剂用于调控活性组分的形貌。但将壳聚糖应用于合成黄铁矿类芬顿类催化剂的制备研究中目前还尚未见报道。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，基于上述分析，本发明提供一种负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂的制备方法。该制备方法利用前驱体中壳聚糖对铁盐的锚定，一步合成负载型的FeS₂纳米片，操作简单，易于实现工业化。

本发明还提供由上述制备方法制得的负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂，该催化剂在中性条件下有较高的类芬顿催化活性，且具有较高的使用稳定性能。

本发明还提供一种上述负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂在催化氧化降解有机污染物中的应用。

一种负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂的制备方法，包括：

先后向溶有壳聚糖的乙酸水溶液中加入铁盐和硫源，搅拌均匀进行水热反应，反应结束，得所述负载型高分散黄铁矿类芬顿催化剂。