专利名称：磁性异相光芬顿催化剂的制备及其降解有机污染物的方法
技术领域：
本发明涉及一种磁性异相光芬顿催化剂的制备及其该催化剂应用于降解有机污 染物的方法。
背景技术：
自从H J !^enton发现用1 2+/ 可以氧化有机物以来(J Chem Soc Trans, 1894, 65 :899-910),芬顿(Fenton)体系就被当作一种绿色、高效、廉价的处理有毒有机污染物 和染料的方法(Acc Chem Res, 1975,8 :125-131 ；Crit Rev Environ Sci Technol, 2006, 36 :1-84)。但是，传统的芬顿反应体系是在均相中进行的，均相催化剂铁离子容易随着流 动相流失，因此这种均相体系不能循环使用铁离子。为了解决铁离子流失的问题，人们将 铁离子固定到载体上制备了异相芬顿催化剂，比如将铁离子固定到活性炭(Environ. Sci. Technol.，2009，43 :1493-1499)、分子筛(Appl. Catal. B =Environ. ,2009,89,356-364), 介孔的二 氧化硅(Appl. Catal. B =Environ. ,2007,70 :452-460)、陶瓷(Environ. Sci. Technol.，2004，38 :269-275)以及纳米碳管(Ind. Eng. Chem. Res.，2010，49，498-505)上 等。为了充分利用太阳能，在异相芬顿反应体系中，人们引入了光-芬顿反应，以提高光辐 射下有机污染物的降解效率。但是，异相光芬顿反应中的催化剂被包埋在载体中，因此它不能充分地利用太阳 能。在这样的背景下，开发磁性光芬顿催化剂则是一种可行的方案。文献报道了磁性MnF%04、Fe4O3 (Appl. Catal. B =Environ.，2009，89 :356-364 ； Catalysis Communications, 2004, 8 :2037-2042 ； J Chem Technol Biotechnol. ,2005, 80:20-27)、y -Fe2O3 (Energy Fuels，2009，23，4426-4430)以及磁性 BiFeO3 (Environ, ki. Technol. 2010,44 :1786-1791)等作为异相光芬顿催化剂在过氧化氢存在下对有机污染物 降解的方案。以上方案均存在降解率不高的问题，因此如何提高有机污染物的降解率成为 环境化学领域亟待解决的问题。
发明内容
为了提高光芬顿反应体系中太阳能的利用率以及有机污染物的降解率，本发明提 出以下技术方案一种磁性异相光芬顿催化剂的制备，该制备过程包括以下步骤(1)、分别称量三氯化铁和硫酸镍，使得铁和镍的摩尔比为2 1 ；(2)、分别将三氯化铁和硫酸镍溶解于纯水中；(3)、将三氯化铁溶液和硫酸镍溶液混合，搅拌均勻后转移至反应釜中；(4)、在上述混合溶液中滴加氢氧化钠溶液；(5)、将反应釜在180°C密闭条件下进行加热；(6)、将加热后的混合溶液在磁场中进行分离，并将得到的固体进行洗涤；(7)、在200 700°C的温度范围内将步骤(6)得到的固体进行烘干，得到磁性异相光芬顿催化剂NiF^O4，催化剂Nii^e2O4为直径范围10 30nm的磁性粒子。一种磁性异相光芬顿催化剂降解有机污染物的方法，该降解有机污染物的方法包 括以下步骤A、将有机污染物溶液放置于反应容器中；B、在反应容器中加入适量草酸；C、在反应容器中加入适量磁性异相光芬顿催化剂；D、在可见紫外光照射下进行光催化降解反应。作为本发明的一种优选方案，所述步骤C中的磁性异相光芬顿催化剂为附狗204。本发明带来的有益效果是1、本发明磁性异相光芬顿催化剂Nii^e2O4提高了太阳光的利用率；2、本发明磁性异相光芬顿催化剂铁酸镍光催化降解有机污染物效果好，降解率 尚；3、本发明磁性异相光芬顿催化剂铁酸镍在外加磁场的作用下能有效地进行分 1 ；4、本发明磁性异相光芬顿催化剂铁酸镍能重复循环使用；5、本发明磁性异相光芬顿催化剂铁酸镍能在还原性气氛中降解有机污染物。
具体实施例方式下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被 本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。以下为制作磁性异相光芬顿催化剂的实施例以三氯化铁和硫酸镍为原料，按铁和镍的照摩尔比2 1的比例称量，分别溶解于 纯水中，然后均勻混合，搅拌20分钟后转移至反应釜中，在180°C的条件下密闭加热10小 时。然后在磁场中将混合溶液进行分离，并将分离得到的固体洗涤3次。在200 700°C的 温度范围内将洗涤后的固体进行烘干，烘干4个小时即得纳米级磁性粒子Mi^e2O4,该催化 剂Nii^e2O4粒子的直径范围为10 30nm。以下为磁性异相光芬顿催化剂降解有机污染物的方法的具体实施例1 取1. Og/L的罗丹明B 5ml于IOOml的容量瓶中稀释成IOOml的50mg/L罗丹明B 有机溶液。向50ml的烧杯中加入50mg/L的罗丹明BlOmL和lOmmol/L的草酸5ml，将混合 溶液用纯水稀释至50ml，然后准确称量0. 2000gNiFe204加入至烧杯中，置于300W的紫外可 见灯下进行光催化反应，光源离反应液面距离为20cm。其脱色率可以达到97%以上。以下为磁性异相光芬顿催化剂降解有机污染物的方法的具体实施例2 取1. Og/L的亚甲蓝5ml于IOOml的容量瓶中稀释成IOOml的50mg/L的亚甲蓝溶 液。向50ml的烧杯中加入50mg/L的亚甲蓝IOml和10mmol/L的草酸5ml，将混合溶液用纯 水稀释至50ml，然后准确称量0. 2000gNiFe204加入至烧杯中，置于300W的紫外可见灯下进 行光催化反应，光源离反应液面距离为20cm。其脱色率可以达到95%以上。以下为磁性异相光芬顿催化剂降解有机污染物的方法的具体实施例3 取1. 0g/L的孔雀石绿5ml于100ml的容量瓶中稀释成100ml的50mg/L的孔雀石 绿溶液。向50ml的烧杯中加入50mg/L的孔雀石绿IOml和lOmmol/L的草酸5ml，将混合溶液用纯水稀释至50ml，然后准确称量0. 2000gNiFe204加入至烧杯中，置于300W的紫外可见 灯下进行光催化反应，光源离反应液面距离为20cm。其脱色率可以达到98%以上。在以上的三个磁性异相光芬顿催化剂降解有机污染物的方法的具体实施例中，降 解完成后，催化剂在外加磁场的作用下可分离出来，并且分离出来的催化剂可以重复循环 使用。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或 替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限 定的保护范围为准。
权利要求
1.一种磁性异相光芬顿催化剂的制备，其特征在于该制备过程包括以下步骤 (1)、分别称量三氯化铁和硫酸镍，使得铁和镍的摩尔比为2 1 ； O)、分别将三氯化铁和硫酸镍溶解于纯水中；(3)、将三氯化铁溶液和硫酸镍溶液混合，搅拌均勻后转移至反应釜中；(4)、在上述混合溶液中滴加氢氧化钠溶液；(5)、将反应釜在180°C密闭条件下进行加热；(6)、将加热后的混合溶液在磁场中进行分离，并将得到的固体进行洗涤；(7)、在200 700°C的温度范围内将步骤(6)得到的固体进行烘干，得到磁性异相光芬 顿催化剂NiF^O4，催化剂Nii^e2O4为直径范围10 30nm的磁性粒子。
2.如权利要求1所述的磁性异相光芬顿催化剂降解有机污染物的方法，其特征在于 该降解有机污染物的方法包括以下步骤A、将有机污染物溶液放置于反应容器中；B、在反应容器中加入适量草酸；C、在反应容器中加入适量磁性异相光芬顿催化剂；D、在可见紫外光照射下进行光催化降解反应。
3.根据权利要求2所述的磁性异相光芬顿催化剂降解有机污染物的方法，其特征在 于所述步骤C中的磁性异相光芬顿催化剂为附狗204。
全文摘要
本发明提供了一种磁性异相光芬顿催化剂的制备，该制备过程以三氯化铁和硫酸镍为原料，配制成混合溶液，然后对混合溶液进行加热、分离、洗涤、烘干，得到磁性异相光芬顿催化剂NiFe2O4。本发明还提供了一种磁性异相光芬顿催化剂降解有机污染物的方法，该降解有机污染物的方法包括以下步骤将有机污染物溶液放置于反应容器中；在反应容器中加入适量草酸；在反应容器中加入适量磁性异相光芬顿催化剂；在可见紫外光照射下进行光催化反应。本发明磁性异相光芬顿催化剂NiFe2O4提高了太阳光的利用率；本发明磁性异相光芬顿催化剂铁酸镍光催化有机污染物效果好，降解率高。
文档编号B01J23/755GK102125848SQ201110009690
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者刘守清 申请人:苏州科技学院