一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

高级氧化法(Advanced Oxidation Processes，简称AOPs)是处理难降解有机物的新兴的、高效的方法之一，其产生的强氧化性的自由基(·SO

基于硫酸根自由基(·SO

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的应用。

本发明的技术方案如下：

一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)边搅拌，边向去离子水中加入PVP和MnCl

(2)将步骤(1)所得的第一溶液缓慢滴加至第二溶液中，在常温下搅拌使其充分反应后进行陈化；

(3)将步骤(2)所得的物料进行固液分离，所得固体经洗涤后再进行真空干燥，接着研磨过筛后，得到Mn-Fe PBA；

(4)将步骤(3)所得的Mn-Fe PBA置于管式炉当中，在氢气氛围下，于300-350℃煅烧1-2h，得到所述磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂。

在本发明的一个优选实施方案中，所述PVP与MnCl

在本发明的一个优选实施方案中，所述MnCl

在本发明的一个优选实施方案中，所述陈化的温度为室温，时间为18-24h。

在本发明的一个优选实施方案中，所述真空干燥的的温度为50-60℃，时间为8-10h。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的研磨过筛为经研磨后过40-60目筛。

在本发明的一个优选实施方案中，所述氢气气氛为流速0.08-12mL/min的氢气气氛。

本发明的另一技术方案如下：

上述制备方法制得的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂在处理有机废水中的应用。

本发明的再一技术方案如下：

一种有机废水的处理方法，使用过硫酸盐与上述制备方法制得的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂。

在本发明的一个优选实施方案中，所述过硫酸盐为过硫酸氢钾。

本发明的有益效果是：

1、本发明制备的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂相较于Mn-Fe PBA催化剂能够更高效的催化过硫酸盐，促进催化剂电子的转移能力，增强催化剂的催化活性。

2、本发明制备的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂可以有效地活化过硫酸盐产生大量的自由基，高效降解水中难降解有机物。

3、本发明制备的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂磁性较强，可以通过外部磁场作用实现催化剂的回收利用，减少二次污染。

4、本发明制备的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂具有良好的重复使用性能和稳定性，催化剂循环利用数次后仍能保持较高的催化活性。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的扫描电子显微镜照片(放大倍数为200nm)。

图2为本发明实施例1制备的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的磁滞回线和回收效果图。

图3为本发明实施例2中不同体系处理水中双酚A的效果图。

图4为本发明实施例3中实施例1制备的磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂循环利用5次处理水中双酚A的效果图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

(1)磁力搅拌器搅拌下，将PVP与MnCl

(2)将步骤(1)所得的第一溶液缓慢滴加至第二溶液中，在常温下磁力搅拌1h后，于室温下陈化24h。

(3)将步骤(2)所得的物料通过离心进行固液分离，所得固体经蒸馏水及无水乙醇分别洗涤3次后，在60℃进行真空干燥8h，接着研磨过60目筛后，得到Mn-Fe PBA；

(4)将步骤(3)所得Mn-Fe PBA，置于管式炉当中，在流速为0.10mL/min的氢气气氛下，350℃煅烧1h，得到如图1和图2所示的所述磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂(Mn-FePBA(H

实施例2

按下列分组进行试验：

PMS组：在温度为25℃且pH值为7的条件下，向反应器中加入100mL含有20mg/L的双酚A溶液，再加入过硫酸氢钾至浓度为2.0mM，在不同时间点用高效液相色谱仪检测处理效果；如图3所示，双酚A在30min后的降解效率低于16％；

Mn-Fe PBA组：在温度为25℃且pH值为7的条件下，向反应器中加入100mL含有20mg/L的双酚A溶液，再加入实施例1的步骤(3)制得的Mn-Fe PBA至浓度为0.4g/L，在不同时间点用高效液相色谱仪检测处理效果；如图3所示，双酚A在30min后的降解效率低于16％；

Mn-Fe PBA(H

Mn-Fe PBA/PMS组：在温度为25℃且pH值为7的条件下，向反应器中加入100mL含有20mg/L的双酚A溶液，再加入过硫酸氢钾和实施例1步骤(3)所得的Mn-Fe PBA至浓度分别为2.0mM和0.4g/L，在不同时间点用高效液相色谱仪检测处理效果；如图3所示，双酚A在30min后的降解效率为16％；

Mn-Fe PBA(H

实施例3

在常温和中性pH条件下，向反应器中加入100mL含有20mg/L的双酚A溶液，再加入过硫酸氢钾和实施例1制得的Mn-Fe PBA(H

在不同时间点用高效液相色谱仪检测以上的处理效果，如图4所示，Mn-Fe PBA(H

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。