【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于有机废水处理的四氧化三钴催化剂的制备，具体的说是一种可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着现代社会工业化水平的不断提高，各种有机废水，特别是含有难降解有机污染物质的废水的有效处理正面临着越来越大的压力。基于过硫酸盐的高级氧化技术由于其能够实现对有机污染物质的快速处理、二次污染小，且具有良好的经济性，具有较好的应用前景。
2、在多种常见的活化过硫酸盐的方法中，非均相过渡金属活化受到广泛关注。为了进一步提升非均相过渡金属催化剂的催化效能，研究者采用了诸如多金属协同、尺寸调控、有效成分负载等方法制备了形式各异的非均相催化剂，揭示了这些催化剂对过硫酸盐的活化机制，在一定程度上促进了非均相过渡金属催化剂催化效能的提升。
3、但是目前的研究还存在一些技术难题和研究缺陷，其中较具代表性的就是：现有技术中的催化剂在催化降解有机废水时，氧化剂过硫酸盐向自由基的转化效率较低，这显著限制了非均相过渡金属催化活化过硫酸盐体系中氧化效率的提升。
4、因此，如何对现有的非均相过渡金属催化剂进行结构改造，使其能够实现过硫酸盐向自由基转化效率的提升，以实现物料的充分利用，对于降低有机废水的处理成本，增强污水处理效果来说具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的技术目的为：采用独特的反应原料和助剂，以及精细的过程精确控制，以常见的过渡金属氧化物co3o4为模板，在其结构中引入还原性p元素，制备出具有特殊形
2、为实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂，该p-co3o4催化剂的外观呈颗粒堆积的海绵状结构，且其微观晶体结构中仅存在属于四氧化三钴311面的晶格条纹。
3、可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一、按照co2+、co32-和p元素的摩尔比为17：5：（0.1~5）的比例，分别取可溶性钴盐、可溶性碳酸盐和碱金属酸式磷酸盐，加入到去离子水中，超声震荡处理使其充分混匀后，制得ph值为11~13的混配原料液，备用；
5、步骤二、向步骤一制得的混配原料液中加入碱源和乙二醇，磁力搅拌充分混匀后，制得ph值为9.5~10.5的反应原料液，备用；
6、步骤三、将步骤二制得的反应原料液转置于反应釜中，于100~160oc温度条件下进行反应9~15 h，制得反应产物，备用；
7、步骤四、对步骤三制得的反应产物进行离心分离，并依次采用乙醇和去离子水对所得固体进行多次洗涤，之后，转置于真空冷冻干燥机中进行干燥处理10~20 h，制得产物前驱体，备用；
8、步骤五、将步骤四制得的产物前驱体置于煅烧炉内于300~450℃条件下进行煅烧处理1~2 h，即得成品p-co3o4催化剂。
9、进一步的，在步骤一中，所述的可溶性钴盐为cocl2和co(no3)2·6h2o中的至少一种，所述的可溶性碳酸盐为na2co3或k2co3。
10、进一步的，在步骤一中，所述的碱金属酸式磷酸盐为nah2po4·2h2o、k2hpo4·3h2o和kh2po4中的至少一种。
11、进一步的，在步骤一中，所述的超声震荡处理的时间为5~15 min。
12、进一步的，在步骤二中，所述的碱源为尿素、naoh或氨水中的任意一种，乙二醇的添加量为混配原料液中co2+摩尔量的1/50，所述磁力搅拌的时间为20~40 min，温度为20~40℃。
13、进一步的，在步骤五中，所述的煅烧炉的升温速率为2~4 ℃/min。
14、可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂在催化过硫酸盐处理有机污染物废水方面的应用。
15、可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂的应用方法，按照p-co3o4催化剂0.03~0.06 g/l，过硫酸盐0.2~0.5 g/l的添加量，向ph值为7~9的有机污染物废水中加入p-co3o4催化剂和氧化剂过硫酸盐，于25~30℃条件下进行降解反应。
16、进一步的，所述的过硫酸盐为过一硫酸盐。
17、本专利技术的有益效果：
18、1、本专利技术的一种可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂的制备方法，通过在典型过渡金属氧化物co3o4中引入还原性p元素，制备了具有特殊形貌结构和较多活性位点的p-co3o4催化剂。该p-co3o4催化剂具有独特的理化特性和较多新的反应活性位点，能够有效削减过硫酸盐向自由基转变的能量壁垒，进而显著提高过硫酸盐向自由基的转化效率，为探究过硫酸盐催化活化体系中自由基的高效生成机制提供了物质基础，也实现了废水中有机物的有效降解。
19、2、本专利技术的制备工艺制备得到的p-co3o4催化剂，可用于催化过硫酸盐处理难降解有机废水，尤其在用于催化过一硫酸盐时表现出良好的催化效果。使用时催化剂和氧化剂使用量小；催化降解反应条件温和，设备简单，投资小；p元素的参与促进了自由基的高效生成，提升了过硫酸盐的利用率；反应对溶液ph适应性强，适用范围广。
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1.可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂，其特征在于：该P-Co3O4催化剂的外观呈颗粒堆积的海绵状结构，且其微观晶体结构中仅存在属于四氧化三钴311面的晶格条纹。
2.根据权利要求1所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述的可溶性钴盐为CoCl2和Co(NO3)2·6H2O中的至少一种，所述的可溶性碳酸盐为Na2CO3或K2CO3。
4.根据权利要求2所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述的碱金属酸式磷酸盐为NaH2PO4·2H2O、K2HPO4·3H2O和KH2PO4中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述的超声震荡处理的时间为5~15 min。
6.根据权利要求2所述的可提高过硫
7.根据权利要求2所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤五中，所述的煅烧炉的升温速率为2~4℃/min。
8.权利要求1所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂在催化过硫酸盐处理有机污染物废水方面的应用。
9.根据权利要求8所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂的应用方法，其特征在于：按照P-Co3O4催化剂0.03~0.06 g/L，过硫酸盐0.2~0.5 g/L的添加量，向pH值为7~9的有机污染物废水中加入P-Co3O4催化剂和氧化剂过硫酸盐，于25~30℃条件下进行降解反应。
10.根据权利要求9所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的P-Co3O4催化剂的应用方法，其特征在于：所述的过硫酸盐为过一硫酸盐。
...【技术特征摘要】
1.可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂，其特征在于：该p-co3o4催化剂的外观呈颗粒堆积的海绵状结构，且其微观晶体结构中仅存在属于四氧化三钴311面的晶格条纹。
2.根据权利要求1所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述的可溶性钴盐为cocl2和co(no3)2·6h2o中的至少一种，所述的可溶性碳酸盐为na2co3或k2co3。
4.根据权利要求2所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述的碱金属酸式磷酸盐为nah2po4·2h2o、k2hpo4·3h2o和kh2po4中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的可提高过硫酸盐向自由基转化效率的p-co3o4催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述的超声震荡处理的时间为5~15 min。
6.根据权利要求2所述的可提高过硫酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：周新全，汤振春，张露云，杜梦瑶，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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