【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光化学材料，具体涉及一种类芬顿催化剂fe基配合物的制备方法和在较宽的ph值范围内高效降解有机染料的应用。
技术介绍
1、众所周知，由于在染色和印花过程中大量使用合成染料，合成染料是纺织业水污染的主要因素。如果不对这些染料进行适当处理，它们就会在废水中持续存在，导致水体变色，并对水生生物产生潜在毒性。传统的废水处理方法可能无法完全去除这些复杂的有机化合物，因此开发替代方法高效去除水体污染物对生态环境有重大的意义。类芬顿体系是一种用于水中有机污染物高级氧化的体系。fenton反应中过氧化氢(h2o2)与亚铁催化剂(fe2+)反应生成羟基自由基(·oh)，该自由基具有高反应活性，可有效降解多种有机化合物。因此，类芬顿系统有望成为一种环境修复技术。
2、然而，类fenton系统在环境处理方面存在一些局限性：(i)类fenton系统的性能高度依赖于ph值，其最佳反应条件通常在酸性ph值范围内。在中性或碱性条件下，其效果可能会大大降低，这给处理不同ph值的工业废水带来了挑战；(ii)由于竞争离子的存在、与有机物的络合以及氢氧化铁的沉淀，催化剂会失活，从而降低系统的效率；(iii)虽然羟基自由基是一种强氧化剂，但其利用·oh的选择性较低，导致在降解过程中形成各种副产物，有可能形成对人体有害的中间产物。
3、铁氧氯(feocl)是一种典型的具有层状结构的铁基材料，自2013年首次报道以来，作为一种高效降解有机污染物的类芬顿催化剂，它已被广泛研究。研究表明，feocl在传统fenton及其他aop系统(包括类
4、现有技术尚未发现有关在类似芬顿催化反应中利用feocl作为前体与有机羧酸一起制备铁基配合物。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种类芬顿催化剂fe基配合物的制备方法，以解决现有的光芬顿催化剂应用过程中ph的局限性、·oh利用率低、h2o2消耗量过高、应用成本高、fe3+和fe2+之间缓慢的氧化还原限制类芬顿试剂的应用、以及废水中的有机染料难以降解的问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案为：
3、(1)称取fecl3·6h2o充分研磨后，放入坩埚，置于马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至200-250℃，煅烧1-3h后，煅烧产物用丙酮和去离子水交替洗涤多次，去除残留的三价铁离子，干燥制得feocl材料；
4、(2)将feocl粉末材料置于带有磁子的烧杯中，缓慢加入dmf(n,n-二甲基甲酰胺)，磁力搅拌直至feocl溶解完全，制得反应液a；
5、(3)称取有机羧酸置于带有磁子的烧杯中，缓慢加入dmf溶液，通过磁力搅拌直至羧酸溶解完全，获得反应液b；
6、所述有机羧酸选自2,5-呋喃二羧酸、2,5-噻吩二羧酸、2,6-萘二羧酸、1,3,5-苯三甲酸、1,2-苯二乙酸、1,3-金刚烷二羧酸、2,5-吡嗪二羧酸；
7、(4)将反应液a加入反应液b中，磁力搅拌混合均匀，将混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100-150℃下恒温反应70-75h后，以5℃/h的速率降温到20-25℃，并在20-25℃下处理12h，固液分离，固体用无水乙醇、去离子水交替洗涤，55-65℃干燥制得fe基配合物；
8、所述feocl材料与2,5-呋喃二羧酸的摩尔比为0.5-2:0.5-2；
9、所述搅拌转速为600-700r/min，搅拌20-30min。
10、(5)将上述方法制得的fe基配合物作为类芬顿催化剂应用在催化降解罗丹明b(rh-b)、结晶紫(cv)、亚甲基蓝(mb)中，所述fe-配合物按0.1-0.5g/l投加量投入到有机染料废水中，先在暗室中以600-700r/min的速率磁力搅拌至吸附解析平衡后，加入一定量的h2o2以驱动光-芬顿反应，然后在功率为1000w、波长为400nm的氙灯光源照射下进行光芬顿催化氧化。通过紫外分光光度计监测了该配合物对cv、mb和rh-b三种染料的光降解效果。
11、本专利技术具有以下有益技术效果：
12、本专利技术成功合成了fe基配合物作为光芬顿催化剂，并对其进行了化学性质和形貌的表征，fe基配合物显示出比单一feocl更高的h2o2活化催化活性。本专利技术提出的方法在提高催化剂活性的同时又提高了芬顿效应的ph值范围。本专利技术为设计高效、稳定的fenton类催化剂提供了一种替代方案，可在较宽的ph值范围内(ph 1-8)实现出色的环境修复效率。
13、本专利技术中有机羧酸的引入可以增加feocl光吸收范围，提高光生载流子分离效率。引入羧酸配位可促使更多的配体不饱和原子充当反应位点，以活化反应物分子并实现选择性化学吸附，进而提升催化性能。
14、feocl在光芬顿应用过程中面临两个障碍：feocl的带隙较窄(约1.83ev)，阻碍了光电子的产生，限制了fe(ⅲ)/fe(ⅱ)循环，降低了有机染料的降解率，因此限制了其作为光催化剂的使用。此外，feocl的降解率与ph值有关，只有在酸性溶液中才能有效激活h2o2。本专利技术通过将feocl与羧酸配体形成配合物，利用光生电子加速fe(ⅲ)/fe(ⅱ)循环，提高实际应用中的ph范围，恰好解决以上问题
15、本专利技术的fe基配合物的制备方法条件温和，步骤简单，具有较强的可操作性，且能耗较小；合成该fe基配合物的原料成本低廉，容易获取，这些都彰显出该fe基配合物优良的经济性和可行性。
16、本专利技术fe基配合物在可见光下具有优异的光催化降解偶氮染料的性能；在降解rh-b、cv、mb三种偶氮染料的实验中表现出有意的光催化降解能力。实验表明，在可见光照射下，mb染料在10min内的降解率可达90.06％，30min左右染料几乎可以完全降解(98.52％)，在30min时对rh-b和cv的降解率分别为96.06％和94.43％，可作为新型光催化剂在紫外光条件下去除水中的多种污染物，从而节约大量人力和物力。
17、本专利技术fe基配合物具有良好的稳定性和可回收性。在光催化实验30min后，回收催化剂进行下一次循环催化反应。结果表明经过三次循环后，催化剂在30min内仍能达到55.6％的降解率。
18、在ph为条件为1.27的条件下，本专利技术的fe基配合物材料能在10min内降解92.92％的mb染料，打破传统芬顿的局限性，这进一步表明该配合物可作为优异的光催化剂候选者。
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1.一种类芬顿催化剂Fe基配合物的制备方法，其特征在于：将FeCl3·6H2O充分研磨后置于马弗炉中在200-250℃下煅烧1-3h后，煅烧产物用丙酮和去离子水交替洗涤多次，干燥，在干燥物中加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌混匀后加入到含有机羧酸的N,N-二甲基甲酰胺中，继续搅拌混匀后，混合物在100-150℃下恒温反应70-75h后，降温到20-25℃，并处理12h，固液分离，固体用无水乙醇、去离子水交替洗涤，干燥制得Fe基配合物。
2.根据权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe基配合物的制备方法，其特征在于：干燥物与2,5-呋喃二羧酸的摩尔比为0.5-2:0.5-2。
3.根据权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe基配合物的制备方法，其特征在于：搅拌转速为600-700r/min，搅拌20-30min。
4.根据权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe基配合物的制备方法，其特征在于：有机羧酸选自2,5-呋喃二羧酸、2,5-噻吩二羧酸、2,6-萘二羧酸、1,3,5-苯三甲酸、1,2-苯二乙酸、1,3-金刚烷二羧酸、2,5-吡嗪二羧酸。
5.权利要求1-4
...【技术特征摘要】
1.一种类芬顿催化剂fe基配合物的制备方法，其特征在于：将fecl3·6h2o充分研磨后置于马弗炉中在200-250℃下煅烧1-3h后，煅烧产物用丙酮和去离子水交替洗涤多次，干燥，在干燥物中加入n,n-二甲基甲酰胺，搅拌混匀后加入到含有机羧酸的n,n-二甲基甲酰胺中，继续搅拌混匀后，混合物在100-150℃下恒温反应70-75h后，降温到20-25℃，并处理12h，固液分离，固体用无水乙醇、去离子水交替洗涤，干燥制得fe基配合物。
2.根据权利要求1所述的类芬顿催化剂fe基配合物的制备方法，其特征在于：干燥物与2,5-呋喃二羧酸的摩尔比为0....
【专利技术属性】
技术研发人员：李玮，陈寒，刘宇奇，王新颖，王琪，晏彤，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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