以石墨烯为载体的磁性铁基非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种以石墨烯为载体的磁性铁基非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，该方法以石墨烯为载体，利用原位生长的方式将磁性纳米四氧化三铁和纳米零价铁（Fe

Preparation and application of magnetic iron based heterogeneous Fenton catalysts based on graphene

The invention relates to a magnetic iron based on graphene based heterogeneous Fenton catalyst preparation method and application of the method of using graphene as the support growth by in situ the magnetic Fe3O4 nanoparticles and nano zero valent iron (Fe

【技术实现步骤摘要】
以石墨烯为载体的磁性铁基非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用
本专利技术涉及一种以石墨烯为载体的磁性铁基非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，属于纳米材料和环境科学领域。
技术介绍
近年来，酚类、抗生素、农药类、内分泌干扰素等高浓度难降解的有毒有害有机污染物被不断排放到水体中，并通过积累，富集到人体，严重威胁到人类的生命健康，因此开发新型高效的去除此类污染物的技术和方法是迫在眉睫。经典的均相芬顿试剂是Fe2+与H2O2的组合，酸性条件下产生的羟基自由基(HO·)，羟基自由基具有极高的氧化电位(2.8V)，能够有效将有机污染氧化降解成CO2和H2O，或者小分子物质，是一种环境友好的绿色催化工艺。但是传统的芬顿反应体系是在均相中进行的，所使用的亚铁离子会变成三价铁离子，本身被消耗而产生大量铁泥，因此这种催化氧化体系不能循环使用铁离子，而且在处理过程中容易产生大量的铁泥，这些缺点大大限制了芬顿反应在降解水中有机污染物中的应用。非均相芬顿技术是在传统芬顿试剂基础上发展起来的一种高级氧化技术。从广义上讲，除经典的芬顿试剂以外，其它采用双氧水来产生羟基自由基等活性自由基来氧化降解有机污染物的技术均称为类芬顿技术，如电芬顿技术、光芬顿技术、非均相类芬顿技术等。近年来，非均相类芬顿技术因具有降解效率高、减少二次污染、可拓宽溶液反应的pH值等优点而被广泛关注。现有技术中对于非均相类芬顿催化剂已经有了较多报道，AppliedCatalysisB:Environmental2008,84(12):9-15中报道了铁盐改性沸石制得铁改性催化剂，在紫外光的照射下，结合双氧水可降解酸性蓝染料。AppliedCatalysisB:Environmental188(2016)113–122中报道了以环糊精修饰的四氧化三铁为非均相类芬顿催化剂降解4-氯酚的研究。AppliedCatalysisB:Environmental123–124(2012)117–126中报道了以四氧化三铁为非均相类芬顿催化剂降解2,4-二氯酚的研究。Environ.Sci.Technol.2012,46,10145-10153报道了以Fe3O4/CeO2为非均相类芬顿催化剂降解4-氯酚的研究。AppliedCatalysisB:Environmental172–173(2015)73–81中报道了包裹磁性纳米零价铁的碳球作为芬顿催化剂用于降解水溶液中的苯酚。该催化剂的制备方式：首先以三聚氰胺、葡萄糖和铁盐为原料采用一步水热的方式制备出包裹氧化铁的碳球，然后在氮气气氛下高温还原氧化铁，制备出包裹磁性纳米零价铁的碳球。J.Phys.Chem.C2015,119,23068-23074报道了十二烷基硫酸钠修饰FeCo2O4作为芬顿催化剂用于降解亚甲基蓝染料。JournalofHazardousMaterialsB129(2006)171–178报道了Fe,Co,Mn,Ni掺杂的Fe3-xMxO4材料作为芬顿催化剂。中国专利技术专利(公开号CN101549294A)公开了一种用于有机污染物处理的磁性纳米材料，其中所述的磁性纳米材料包括Fe2O3和Fe3O4磁性纳米颗粒，该磁性纳米材料可以催化H2O2产生羟基自由基，可以用磁分离的方法对催化剂材料进行回收使用。中国专利(申请号CN201310293883.5)公开了种具有磁性的核壳式类Fenton催化剂及其制备方法和应用，所述核壳式类Fenton催化剂的内核是纳米级的Fe3O4颗粒堆积而成的Fe3O4微球，壳层是阳离子聚电解质与纳米SiO2颗粒形成的交替吸附序列层。中国专利(申请号CN201410418795.8)公开了一种多相Fenton催化剂Fe3O4@EDTA的制备及应用。首先采用化学共沉淀法制备Fe3O4前驱体，通过表面修饰，得到纳米尺度的磁性Fe3O4@EDTA催化剂。用于催化去除水中的邻苯二甲酸二甲酯等难降解有机污染物。中国专利(申请号CN201510005587.X)公开了了一种有磁性的非均相类Fenton催化剂，具有三层结构的核壳式微球Fe3O4@rGO@TiO2，其中，以亚微米级的Fe3O4微球为内核，最外层为TiO2纳米小颗粒，Fe3O4微球和TiO2纳米小颗粒之间通过厚度为2～5nm的rGO层结合在一起。中国专利(申请号CN201410743333.3)公开一种石墨烯包覆四氧化三铁微球的类Fenton催化剂及其制备方法和应用。以无机铁盐和氧化石墨烯的水溶液为前驱体，采用喷雾干燥技术制备氧化石墨烯包覆的铁盐前驱体微球，然后进一步在保护性气氛(N2、Ar、CO2、H2)环境中进行煅烧，使氧化石墨烯还原成石墨烯片层，铁盐转变为Fe3O4颗粒，最终得到石墨烯包覆Fe3O4微球。该催化剂可催化类Fenton反应，材料可以通过外加磁场分离回收。中国专利(申请号CN201210264664.X)以改性海泡石为载体报道了Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂的制备方法。中国专利(申请号CN201410166243.2)公开了一种负载型铁基金属有机骨架异相Fenton催化剂的制备方法及其应用，以MIL-100(Fe)为基体，通过水热法负载二价铁组分，得到负载型铁基金属有机骨架异相Fenton催化剂。中国专利(申请号CN201310411593.6)公开了一种基于海泡石为载体的非均相类Fenton催化剂及其制备方法。采用酸处理和热处理的方法，对海泡石进行活化，再负载活性成分。制备非均相类Fenton催化剂。中国专利(申请号CN201310000494.9)公开了一种载铁凹凸棒土非均相类芬顿催化剂的制备方法，以凹凸棒土为载体制备负载铁盐的类芬顿催化剂。中国专利(申请号CN201610130380.X)公开了一种海藻酸盐核外包覆铜/磁性Fe3O4的纳米非均相类芬顿催化剂及其制备方法。中国专利(申请号CN201510781846.8)公开了一种AuPd/Fe3O4芬顿催化剂的制备方法可应用于有机废水降解。中国专利(申请号CN201410158761.X)公开了一种多相类芬顿催化剂的制备方法，它涉及类芬顿催化剂的制备方法。该催化剂由还原铁粉、活性炭粉、电解铜粉、硅酸盐和淀粉制成。中国专利(申请号CN201410546489.2)公开了一种非均相类芬顿催化剂及其用途，采用石墨烯改性-介孔分子筛(MCM-41)复合载体，表面负载赤铁矿制备非均相类芬顿催化剂及其催化去除水体有机污染物的用途。中国专利(申请号CN201210489713.X)公开了一种载铁竹炭非均相类芬顿催化剂的制备方法。利用反复蒸煮法将铁离子负载于竹炭载体上，在废水处理过程中充分发挥了竹炭的吸附性能和芬顿反应的强氧化性。中国专利(申请号CN201410440630.0)公开了一种硫负载尖晶石型氧化物Fenton催化剂及其制备方法，所述的硫负载尖晶石型氧化物为MFe2O4，M＝Zn、Co、Ni。将硫负载尖晶石型氧化物MFe2O4催化剂应用于Fenton反应，取代传统的铁盐催化剂，形成新的非均相类反应体系。中国专利(申请号CN201310439830.X)公开了一种聚对苯二酚/石墨烯/Fe3O4类Fenton催化剂的制备方法。采用化学氧化聚合法制备聚对苯二酚，通过超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以石墨烯为载体的磁性铁基非均相类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：a、称取1.0‑2.0 g氧化石墨烯，加入到200 ml的乙二醇和二乙二醇的混合液中，超声，再加入FeCl

【技术特征摘要】
1.一种以石墨烯为载体的磁性铁基非均相类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：a、称取1.0-2.0g氧化石墨烯，加入到200ml的乙二醇和二乙二醇的混合液中，超声，再加入FeCl3·6H2O、醋酸钠和丙烯酸钠，室温下搅拌，使其充分溶解，得到混合液，其中乙二醇和二乙二醇的体积比为19:1；b、将a中得到的混合液转移至聚四氟反应釜中，温度200℃，保温10-15h，然后冷却室温，将得到的产物用体积比为1:1的乙醇和水反复清洗，将清洗后的产物分散到600ml的脱氧去离子水当中，得到Fe3O4-石墨烯的水分散液；c、称取1.5-2.0gFeSO4·7H2O溶解到50ml的脱氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚刚，王朋磊，周鑫，张乐涛，王璐璐，郅柯柯，张岚，徐鲁，姜莹芳，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65