强分散性球形Fe3O4@ZSM-5复合材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了强分散性球形Fe3O4@ZSM

【技术实现步骤摘要】
强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及催化材料制备
，具体涉及强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]高级氧化法(AOPS)是近年来废水处理的有效手段，以自由基为主要氧化剂，包括基于硫酸根自由基(SO4‑
·
)的AOPs(SR
‑
AOPS)和基于羟基自由基(HO
·
)的AOPs(HR
‑
AOPS)。与HO
·
(1.8
‑
2.7eV)相比，SO4
‑
·
具有较高的氧化还原电位(2.5
‑
3.1eV)，pH独立性和较长的使用寿命，对难降解有机物有很大的应用潜力。
[0003]过一硫酸盐(PMS)是一种可利用高温、紫外光、超声波或过渡金属催化生成SO4‑
·
的化学性质稳定、环境友好的氧化剂。目前，几种过渡金属(如Fe
2+
、Mn
2+
、Ni
2+
、Cu
2+
和Co
2+
)已被应用于SR
‑
AOPS，其中，Fe催化是一种低成本，环境友好的方法，尤其Fe3O4具有物理化学结构稳定、成本低、磁响应灵敏等优点，可实现Fe基材料的替换。然而，Fe3O4对PMS的活化受到铁离子再生动力学的限制。
[0004]分子筛(ZSM
‑
5)是一种具有稳定五元环、高硅铝比的沸石催化剂，有良好的水稳定性(分子筛经700℃蒸汽处理后可保持结构)和热稳定性(分子筛在1200℃可保持结构)。由于有机胺阳离子的存在，它可以通过羧基化修饰成为催化的良好载体。在医学研究中，羧基化的ZSM
‑
5可与药物的特定官能团聚合形成聚合纳米复合物。因此，它是可能的聚合Fe3O4与ZSM
‑
5热解形成稳定PMS的异构激活剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的制备方法，以解决现有方法Fe3O4对PMS的活化受到铁离子再生动力学限制的问题。
[0006]为达成上述目的，本专利技术提供如下技术方案：强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、将FeCl3·
6H2O分散到乙二醇中充分溶解，溶液呈现棕褐色澄清；在溶液中加入ZSM
‑
5并搅拌，得到浅褐色悬浊液；然后加入还原剂部分还原铁离子，直到悬浊液呈现深褐色；
[0008]S2、将S1所得悬浊液转移至聚四氟乙烯罐加热反应，制得Fe3O4@ZSM
‑
5溶液；
[0009]S3、将S2所得溶液离心、洗涤、烘干、研磨，得到灰色粉末状Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料。
[0010]作为优选，所述FeCl3·
6H2O的物质的量浓度为0.125mol/L，所述ZSM
‑
5的质量浓度为2.5
‑
50g/L。
[0011]作为优选，所述ZSM
‑
5的质量浓度为10g/L。
[0012]作为优选，所述FeCl3·
6H2O与ZSM
‑
5的质量比为68∶5
‑
100。
[0013]作为优选，所述FeCl3·
6H2O与ZSM
‑
5的质量比为68∶18
‑
22。
[0014]作为优选，所述步骤S2中，聚四氟乙烯罐的反应温度为200℃，反应时间为8h。
[0015]作为优选，所述还原剂为乙酸钠，乙酸钠物质的量浓度为0.01mol/L。
[0016]作为优选，所述步骤S3的具体步骤如下：
[0017]S3.1、转移至离心管离心、去上清，再加入乙醇将Fe3O4@ZSM
‑
5充分溶解并放入超声机中超声，在相同条件下离心，重复上述洗涤步骤至少一次；
[0018]S3.2、将S3.1所得Fe3O4@ZSM
‑
5烘干；
[0019]S3.3、将S3.2所得固体研磨，得到灰色粉末状Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料。
[0020]本专利技术的另一目的是提供上述制备方法制得的Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料。
[0021]本专利技术的另一目的是提供上述制备方法制得的Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料在催化激活过一硫酸盐中的应用。
[0022]本专利技术与现有技术相对比，其有益效果在于：
[0023]1.本专利技术采用水热法制备的Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料制备方法简单，成本低廉。
[0024]2.本专利技术将Fe3O4负载于ZSM
‑
5基体上，ZSM
‑
5具有较大的比表面积，具备很强的吸附能力，极大地提高了Fe3O4活性位点的分散性。
[0025]3.本专利技术具有良好的稳定性，将Fe3O4负载于ZSM
‑
5基体上，ZSM
‑
5是一种具有稳定五元环、高硅铝比的催化剂，有良好的水稳定性(经700℃蒸汽处理后可保持结构)和热稳定性(在1200℃可保持结构)。
[0026]4.本专利技术制得的强分散性Fe3O4@ZSM
‑
5在催化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO4‑
·
)具有很高的催化活性和重复利用率，其中Fe3O4@ZSM
‑
5/PMS系统在60min内对环丙沙星(CIP)的去除率达到92.2％，但PMS、Fe3O4/PMS、ZSM
‑
5/PMS系统在相同的时间内对环丙沙星(CIP)的去除率只有47.0％
‑
70.4％；并且在三个周期内，本专利技术对环丙沙星(CIP)的降解率仍达到72.1％。
[0027]5.本专利技术负载的Fe3O4纳米粒子具有典型的超顺磁性，Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料分散到水体以后可对外部磁铁产生响应，因此，通过外部磁铁可将Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料完全从水中回收，操作简单，回收率高。
[0028]由于该具有强分散性的球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料制备方法简单，催化性能好，降解能力强，易于回收，重复利用率高，在高级氧化法(AOPS)中可发挥关键性作用，因此，可广泛应用于水处理工艺。
附图说明
[0029]图1为实施例1制得的具有强分散性的球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的扫描电子显微镜图；
[0030]图2为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将FeCl3·
6H2O分散到乙二醇中充分溶解，溶液呈现棕褐色澄清；在溶液中加入ZSM
‑
5并搅拌，得到浅褐色悬浊液；然后加入还原剂部分还原铁离子，直到悬浊液呈现深褐色；S2、将S1所得悬浊液转移至聚四氟乙烯罐加热反应，制得Fe3O4@ZSM
‑
5溶液；S3、将S2所得溶液离心、洗涤、烘干、研磨，得到灰色粉末状Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料。2.根据权利要求1所述的强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的制备方法，其特征在于，所述FeCl3·
6H2O的物质的量浓度为0.125mol/L，所述ZSM
‑
5的质量浓度为2.5
‑
50g/L。3.根据权利要求2所述的强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的制备方法，其特征在于，所述ZSM
‑
5的质量浓度为10g/L。4.根据权利要求1所述的强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑
5复合材料的制备方法，其特征在于，所述FeCl3·
6H2O与ZSM
‑
5的质量比为68∶5
‑
100。5.根据权利要求4所述的强分散性球形Fe3O4@ZSM
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：董飞龙，陈心怡，李金哲，朱佳妮，孙恬，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：