CN114797865A - 一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114797865A CN114797865A CN202210345228.9A CN202210345228A CN114797865A CN 114797865 A CN114797865 A CN 114797865A CN 202210345228 A CN202210345228 A CN 202210345228A CN 114797865 A CN114797865 A CN 114797865A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- fenton
- graphene film
- composite catalyst
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 33
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims 1
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 26
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 14
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 13
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 11
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
- B01J35/59—Membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/722—Oxidation by peroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/026—Fenton's reagent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用，室温下，将CNF和氧化石墨烯混合掺杂改性制成柔性石墨烯薄膜；配制含(NH4)2TiF6和H3BO3的混合水溶液，加入锐钛矿型TiO2纳米晶，搅拌后过滤得沉积用反应溶液；将柔性石墨烯薄膜浸没于沉积用反应溶液中，静置沉积TiO2薄膜，干燥后焙烧得TiO2/石墨烯薄膜；配制含有硝酸铁和硝酸钴的前驱体溶液，加入γ‑Al2O3原位浸渍负载，所得混合液超声使均匀分散；以TiO2/石墨烯薄膜为基底，加入混合液，静置使其均匀沉积到石墨烯膜另一面，压实后再干燥，焙烧后使用无水乙醇冲洗制得。本发明催化材料可在紫外光和外加适量双氧水反应条件下催化氧化降解水中有机污染物。
Description
技术领域
本发明涉及水污染物处理领域，具体涉及一种紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着化工、制药与印染等工业的快速发展，水中有机污染物的治理问题已经成为制约社会可持续发展的重要因素。传统处理废水的方法如吸附，絮凝，沉淀等对其降解效果一般。而近些年发展起来的高级氧化技术如芬顿法，臭氧氧化法，光催化技术等，利用具有强氧化能力的羟基自由基，臭氧等，可以有效降解难生化处理的污染物。单一的高级氧化法往往无法达到预期的效果，因此常用两种或两种以上高级氧化技术协同催化降解。
光催化技术具有二次污染小，操作难度低，降解性能好等优点，但因其常用的光催化剂如二氧化钛等具有光响应范围窄，光生电子和空穴复合率高等缺点。芬顿氧化法是利用二价铁离子和过氧化氢之间的链反应催化生成具有较强氧化能力的羟基自由基，它能氧化各种难降解的有机化合物，以达到去除污染物的目的。传统芬顿氧化法只能在酸性条件下才能发挥作用，且会引入亚铁离子杂质，因此产生了通过外加条件或催化剂活化过氧化氢产生自由基的类芬顿技术。因此，发现一种可用于类芬顿技术的高效催化剂，且结合光催化等其他高级氧化技术实现更高效，二次污染更小的催化氧化，具有重要的意义。
发明内容
解决的技术问题：针对以上技术问题，本发明提供了一种紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用，催化材料可在紫外光和外加适量双氧水反应条件下催化氧化降解水中有机污染物。膜材料两面分别为不同的催化剂，对光面负载光催化剂二氧化钛，与紫外光响应发生光催化反应，采用液相沉积法使催化剂表面的羟基和柔性石墨烯材料表面的羟基和羧基脱水缩合，实现有效负载；中间基底材料为柔性石墨烯，使用碳纳米纤维掺杂改性；石墨烯表面为电负性，通过静电作用可在背光面原位沉积负载Co/Fe-γAl2O3复合催化剂使其与水中过氧化氢发生类芬顿反应以降解有机污染物。
技术方案：一种类芬顿复合催化剂膜材料的制备方法，室温下，将CNF和氧化石墨烯按质量比1:1-7:13混合掺杂改性制成柔性石墨烯薄膜；配制含(NH4)2TiF6浓度0.1-0.2mol·L-1和H3BO3浓度0.3-0.4 mol·L-1的混合水溶液，按1.5-2.0 g/L加入锐钛矿型TiO2纳米晶，搅拌后过滤得沉积用反应溶液；将柔性石墨烯薄膜浸没于沉积用反应溶液中，在40-60 ℃下静置沉积TiO2薄膜，6-8小时后取出，用去离子水冲洗干净，60-80 ℃烘箱中干燥，200-400 ℃焙烧处理2 h得TiO2/石墨烯薄膜；配制含有硝酸铁和硝酸钴的前驱体溶液，其中Co:Fe的摩尔比为1:1-1:2，前驱体溶液中的硝酸根浓度为0.05mol/L，按100g/L加入γ-Al2O3原位浸渍负载，所得混合液超声使均匀分散；以TiO2/石墨烯薄膜为基底，加入混合液，静置8-12 h使其均匀沉积到石墨烯膜另一面，压实后再干燥，250 ℃-350 ℃焙烧，使用无水乙醇冲洗制得紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料。
优选的，上述TiO2/石墨烯薄膜的焙烧温度为400℃。
优选的，上硝酸铁和硝酸钴按照摩尔比Co:Fe=1:1混合配制成前驱体溶液。
优选的，上述压实后再干燥的温度为80 ℃，干燥24 h，再在350 ℃中焙烧3 h。
上述制备方法制得的紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料。
上述紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料在通过光催化氧化降解水中有机污染物产品制备中的应用。
有益效果：表面负载二氧化钛克服了传统复合光催化剂遮盖光反应位点的弊端，提高了光催化反应效率；掺杂碳纳米纤维增强了石墨烯的柔性，耐温性和孔道结构，石墨烯电导率较高，在对光面二氧化钛发生光催化反应时，可以有效降低光生电子和空穴的复合率，且将光生电子有效利用到降解污染物和助类芬顿反应；γ-Al2O3拥有较大的比表面积和反应活性，将活性组分钴和铁负载其上可增加反应位点，从而增强催化效率，并降低反应过程中钴和铁的浸出，增强了背光面催化剂的负载效果和分散性。复合催化剂为膜材料，可多次重复利用，有利于催化剂和反应液的分离。
附图说明
图1是本发明实施例1~4制备的类芬顿复合催化剂膜材料结合对比实验1~4催化降解污染物图(自下而上依次为对比实验1、对比实验2、对比实验3、对比实验4、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4)。
具体实施方式
实施例1
本实施例中，紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料具体制备方法如下：
（1）取100 mL 3.5 g/L的氧化石墨烯分散液，加入3.5 g纳米纤维素，在室温下搅拌6 h，再将混合液超声30 min，使用Bucher漏斗过滤，将得到的氧化石墨烯/CNF薄膜在使用重物压实放在滤纸之间，并在室温下干燥；在80 ℃水浴密封烧杯中，将制备的氧化石墨烯膜浸入到质量分数为45 %的HI溶液中，还原10 min，取出用无水乙醇冲洗，在80 ℃烘箱中使用重物按压12 h，得到柔性石墨烯薄膜。
（2）配制含(NH4)2TiF6浓度0.1 mol·L-1和H3BO3浓度0.3 mol·L-1的混合水溶液，加入1.5 g/L锐钛矿型TiO2纳米晶，搅拌后过滤得反应溶液。
（3）以柔性石墨烯薄膜为基底放置在沉积用反应溶液中，在40 ℃下静置沉积TiO2薄膜，12 h取出，用去离子水冲洗干净，在烘箱中干燥，再经200 ℃焙烧2 h。
（4）称取10 gγ-Al2O3，1.21 g硝酸铁和0.87 g硝酸钴，加入盛有100mL去离子水的烧杯中，搅拌12 h，再放入40kHz超声水浴锅中超声1 h，得Co/Fe-γAl2O3前驱体溶液。
（5）柔性石墨烯薄膜为基底，空白面朝上，倒入Co/Fe-γAl2O3前驱体溶液，原位沉积Co/Fe-γAl2O3复合催化剂30 min，成膜后在80 ℃烘箱中干燥，再放入马弗炉中在200℃焙烧形成复合催化剂膜材料。
将制备好的紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料用于紫外光芬顿催化氧化降解水中有机污染物，水中COD为5000 mg/L。
催化材料投加方式如下：取5 g紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料使用金属夹具固定，伸入反应器中，二氧化钛面朝向紫外光，在反应器中加入1 L COD含量为5000 mg/L的有机废水，加入10 mL 30wt.%双氧水，反应30min，取出水样检测其剩余COD含量。
实施例2
本实施例中，紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料具体制备方法如下：
（1）取100 mL3.5 g/L的氧化石墨烯分散液，加入4.5 g纳米纤维素，在室温下搅拌6 h，再将混合液超声30 min，使用Bucher漏斗过滤，将得到的氧化石墨烯/CNF薄膜在使用重物压实放在滤纸之间，并在室温下干燥；在80 ℃水浴密封烧杯中，将制备的氧化石墨烯膜浸入到质量分数为45 %的HI溶液中，还原10 min，取出用无水乙醇冲洗，在80 ℃烘箱中使用重物按压12 h，得到柔性石墨烯薄膜。
（2）配制含(NH4)2TiF6浓度0.1 mol·L-1和H3BO3浓度0.3 mol·L-1的混合水溶液，加入2.0 g锐钛矿型TiO2纳米晶，搅拌后过滤得反应溶液。
（3）以柔性石墨烯薄膜为基底放置在沉积用反应溶液中，在40 ℃下静置沉积TiO2薄膜，12 h后取出，用去离子水冲洗干净，在烘箱中干燥，再经300 ℃焙烧2 h。
（4）称取10 gγ-Al2O3，1.21 g硝酸铁和0.87 g硝酸钴，加入盛有100mL去离子水的烧杯中，搅拌12 h，再放入40 kHz超声水浴锅中超声1 h，得Co/Fe-γAl2O3前驱体溶液。
（5）柔性石墨烯薄膜为基底，空白面朝上，倒入Co/Fe-γAl2O3前驱体溶液，原位沉积Co/Fe-γAl2O3复合催化剂30 min，成膜后在80 ℃烘箱中干燥，再放入马弗炉中在300 ℃焙烧形成复合催化剂膜材料。
将制备好的紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料用于紫外光芬顿催化氧化降解水中有机污染物，水中COD为5000 mg/L。
催化材料投加方式如下：取5 g紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料使用金属夹具固定，伸入反应器中，二氧化钛面朝向紫外光，在反应器中加入1 L COD含量为5000 mg/L的有机废水，加入10 mL 30 wt.%双氧水，反应30 min，取出水样检测其剩余COD含量。
实施例3
本实施例中，紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料具体制备方法如下：
（1）取100 mL3.5 g/L的氧化石墨烯分散液，加入5.5 g纳米纤维素，在室温下搅拌6 h，再将混合液超声30 min，使用Bucher漏斗过滤，将得到的氧化石墨烯/CNF薄膜使用重物压实放在滤纸之间，并在室温下干燥；在80 ℃水浴密封烧杯中，将制备的氧化石墨烯膜浸入到质量分数为45 %的HI溶液中，还原10 min，取出用无水乙醇冲洗，在80 ℃烘箱中使用重物按压12 h，得到柔性石墨烯薄膜。
（2）配制含(NH4)2TiF6浓度0.1 mol·L-1和H3BO3浓度0.3 mol·L-1的混合水溶液，加入少量锐钛矿型TiO2纳米晶，搅拌后过滤得反应溶液。
（3）以柔性石墨烯薄膜为基底放置在沉积用反应溶液中，在40 ℃下静置沉积TiO2薄膜，12 h后取出，用去离子水冲洗干净，在烘箱中干燥，再经350 ℃焙烧2 h。
（4）称取10 gγ-Al2O3，1.21 g硝酸铁和0.87 g硝酸钴，加入盛有100mL去离子水的烧杯中，搅拌12 h，再放入40 kHz超声水浴锅中超声1 h，得Co/Fe-γAl2O3前驱体溶液。
（5）柔性石墨烯薄膜为基底，空白面朝上，倒入Co/Fe-γAl2O3前驱体溶液，原位沉积Co/Fe-γAl2O3复合催化剂30 min，成膜后在80 ℃烘箱中干燥，再放入马弗炉中在350 ℃焙烧形成复合催化剂膜材料。
将制备好的紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料用于紫外光芬顿催化氧化降解水中有机污染物，水中COD为5000 mg/L。
催化材料投加方式如下：取大约5 g紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料使用金属夹具固定，伸入反应器中，二氧化钛面朝向紫外光，在反应器中加入1 L COD含量为5000mg/L的有机废水，加入10 mL 30 wt.%双氧水，反应30 min，取出水样检测其剩余COD含量。
实施例4
本实施例中，紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料具体制备方法如下：
（1）取100 mL3.5 g/L的氧化石墨烯分散液，加入6.5 g纳米纤维素，在室温下搅拌6 h，再将混合液超声30 min，使用Bucher漏斗过滤，将得到的氧化石墨烯/CNF薄膜在一定的压力下放在滤纸之间，并在室温下干燥；在80 ℃水浴密封烧杯中，将制备的氧化石墨烯膜浸入到质量分数为45 %的HI溶液中，还原10 min，取出用无水乙醇冲洗，在80 ℃烘箱中使用重物按压12 h，得到柔性石墨烯薄膜。
（2）配制含(NH4)2TiF6浓度0.1 mol·L-1和H3BO3浓度0.3 mol·L-1的混合水溶液，加入少量锐钛矿型TiO2纳米晶，搅拌后过滤得反应溶液。
（3）以柔性石墨烯薄膜为基底放置在沉积用反应溶液中，在40 ℃下静置沉积TiO2薄膜，12 h后取出，用去离子水冲洗干净，在烘箱中干燥，再经400 ℃焙烧2 h。
（4）称取10 gγ-Al2O3，1.21 g硝酸铁和0.87 g硝酸钴，加入盛有100mL去离子水的烧杯中，搅拌12 h，再放入40 kHz超声水浴锅中超声1 h，得Co/Fe-γAl2O3前驱体溶液。
（5）柔性石墨烯薄膜为基底，空白面朝上，倒入Co/Fe-γAl2O3前驱体溶液，原位沉积Co/Fe-γAl2O3复合催化剂30 min，成膜后在80 ℃烘箱中干燥，再放入马弗炉中在400 ℃焙烧形成复合催化剂膜材料。
将制备好的紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料用于紫外光芬顿催化氧化降解水中有机污染物，水中COD为5000 mg/L。
催化材料投加方式如下：取大约5 g紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料使用金属夹具固定，伸入反应器中，二氧化钛面朝向紫外光，在反应器中加入1 L COD含量为5000mg/L的有机废水，加入10 mL 30wt.%双氧水，反应30 min，取出水样检测其剩余COD含量。
对比实验1
无催化材料投加条件下，将有机废水在紫外光照和外加双氧水条件下进行降解处理，反应30 min，对水中COD含量进行检测分析。
对比实验2
按照实施例2中的方法制备二氧化钛/石墨烯膜材料，将其按照5 g/L的用量夹取固定在反应器中，二氧化钛面朝向紫外光，在反应器中加入1 L COD含量为5000 mg/L的有机废水，加入10 mL 30%双氧水，反应30 min，取出水样检测其剩余COD含量。
对比实验3
按照实施例2中的方法制备石墨烯/Co/Fe-γAl2O3复合材料，将其按照5 g/L的用量夹取固定在反应器中，空白面朝向紫外光，在反应器中加入1 L COD含量为5000 mg/L的有机废水，加入10 mL 30%双氧水，反应30 min，取出水样检测其剩余COD含量。
对比实验4
按照实施例2中的方法制备柔性石墨烯膜材料，将其按照5 g/L的用量夹取固定在反应器中，二氧化钛面朝向紫外光，在反应器中加入1 L COD含量为5000 mg/L的有机废水，加入10 mL 30%双氧水，反应30 min，取出水样检测其剩余COD含量。
本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种类芬顿复合催化剂膜材料的制备方法，其特征在于：室温下，将CNF和氧化石墨烯按质量比1:1-7:13混合掺杂改性制成柔性石墨烯薄膜；配制含(NH4)2TiF6浓度0.1-0.2mol·L-1和H3BO3浓度0.3-0.4 mol·L-1的混合水溶液，按1.5-2.0 g/L加入锐钛矿型TiO2纳米晶，搅拌后过滤得沉积用反应溶液；将柔性石墨烯薄膜浸没于沉积用反应溶液中，在40-60 ℃下静置沉积TiO2薄膜，6-8小时后取出，用去离子水冲洗干净，60-80 ℃烘箱中干燥，200-400 ℃焙烧处理2 h得TiO2/石墨烯薄膜；配制含有硝酸铁和硝酸钴的前驱体溶液，其中Co:Fe的摩尔比为1:1-1:2，前驱体溶液中的硝酸根浓度为0.05mol/L，按100g/L加入γ-Al2O3原位浸渍负载，所得混合液超声使均匀分散；以TiO2/石墨烯薄膜为基底，加入混合液，静置8-12 h使其均匀沉积到石墨烯膜另一面，压实后再干燥，250 ℃-350 ℃焙烧，使用无水乙醇冲洗制得紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料。
2.根据权利要求1所述类芬顿复合催化剂膜材料的制备方法，其特征在于，所述TiO2/石墨烯薄膜的焙烧温度为400℃。
3.根据权利要求1所述类芬顿复合催化剂膜材料的制备方法，其特征在于：硝酸铁和硝酸钴按照摩尔比Co:Fe=1:1混合配制成前驱体溶液。
4.根据权利要求1所述类芬顿复合催化剂膜材料的制备方法，其特征在于：所述压实后再干燥的温度为80 ℃，干燥24 h，再在350 ℃中焙烧3 h。
5.权利要求1-4任一所述制备方法制得的紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料。
6.权利要求5所述紫外光协同类芬顿复合催化剂膜材料在通过光催化氧化降解水中有机污染物产品制备中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210345228.9A CN114797865B (zh) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210345228.9A CN114797865B (zh) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114797865A true CN114797865A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114797865B CN114797865B (zh) | 2023-06-13 |
Family
ID=82532788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210345228.9A Active CN114797865B (zh) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114797865B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104383821A (zh) * | 2014-09-12 | 2015-03-04 | 天津工业大学 | 具有亲水性及光催化降解污染物功能的有机-无机复合分离膜的制备方法 |
| US20160271591A1 (en) * | 2013-10-31 | 2016-09-22 | Chinese Research Academy Of Environmental Sciences | Preparation method, product, and application of iron-cobalt fenton-like catalyst |
| CN108043379A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-18 | 河南师范大学 | 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法 |
| CN108212160A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-06-29 | 北京欧美中科学技术研究院 | 一种光催化降解的磁性氧化石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN109019827A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-18 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种提高臭氧净化污水效率的石墨烯复合材料及制备方法 |
| CN109364913A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-22 | 南京工业大学 | 一种紫外光自激发臭氧协同催化氧化VOCs催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109908929A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-21 | 吉林化工学院 | 一种协同催化可见光/类芬顿高级氧化反应的双效催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112221359A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-01-15 | 江苏理工学院 | 一种新型光催化复合膜的制备方法与应用 |
-
2022
- 2022-03-31 CN CN202210345228.9A patent/CN114797865B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160271591A1 (en) * | 2013-10-31 | 2016-09-22 | Chinese Research Academy Of Environmental Sciences | Preparation method, product, and application of iron-cobalt fenton-like catalyst |
| CN104383821A (zh) * | 2014-09-12 | 2015-03-04 | 天津工业大学 | 具有亲水性及光催化降解污染物功能的有机-无机复合分离膜的制备方法 |
| CN108043379A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-18 | 河南师范大学 | 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法 |
| CN108212160A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-06-29 | 北京欧美中科学技术研究院 | 一种光催化降解的磁性氧化石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN109019827A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-18 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种提高臭氧净化污水效率的石墨烯复合材料及制备方法 |
| CN109364913A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-22 | 南京工业大学 | 一种紫外光自激发臭氧协同催化氧化VOCs催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109908929A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-21 | 吉林化工学院 | 一种协同催化可见光/类芬顿高级氧化反应的双效催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112221359A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-01-15 | 江苏理工学院 | 一种新型光催化复合膜的制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114797865B (zh) | 2023-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Palmisano et al. | Activity of chromium-ion-doped titania for the dinitrogen photoreduction to ammonia and for the phenol photodegradation | |
| Ahmadpour et al. | A hierarchical Ca/TiO 2/NH 2-MIL-125 nanocomposite photocatalyst for solar visible light induced photodegradation of organic dye pollutants in water | |
| Wang et al. | Peroxymonosulfate enhanced photoelectrocatalytic degradation of ofloxacin using an easily coated cathode | |
| CN111359650B (zh) | 铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法、产品及应用 | |
| Li et al. | Ammonia-nitrogen removal from water with gC3N4-rGO-TiO2 Z-scheme system via photocatalytic nitrification-denitrification process | |
| Gao et al. | Construction of α-Fe2O3 and Fe/Co-N4 structures with faceted TiO2 nanocrystals for highly efficient degradation of sulfathiazole in water | |
| Liu et al. | Peroxydisulfate activation by digestate-derived biochar for azo dye degradation: Mechanism and performance | |
| Yu et al. | The exploration of Ti/SnO2-Sb anode/air diffusion cathode/UV dual photoelectric catalytic coupling system for the biological harmless treatment of real antibiotic industrial wastewater | |
| Li et al. | RETRACTED: Synthesis of BiVO4 nanoparticles with tunable oxygen vacancy level: The phenomena and mechanism for their enhanced photocatalytic performance | |
| Chen et al. | Lanthanum/titanium dioxide immobilized onto industrial waste with enhanced photocatalytic activity, and the degradation of dimethyl phthalate | |
| Feng et al. | Self-cleaning ceramic membranes coated with low crystalline Fe2O3@ CMWCNTs for highly efficient photo-Fenton removal of aromatic compounds | |
| CN110368990B (zh) | 一种Cu系多金属氧酸盐-功能化氧化石墨烯纳米材料的制备方法及其应用 | |
| An et al. | Red mud supported on reduced graphene oxide as photo-Fenton catalysts for organic contaminant degradation | |
| Wang et al. | Construction of highly dispersed NH2-MIL-101 (Fe)/g-C3N4 heterostructure with excellent photocatalytic redox capability | |
| Zhou et al. | Hydrothermal preparation of Nb-doped NaTaO3 with enhanced photocatalytic activity for removal of organic dye | |
| An et al. | Returnable MoS2@ carbon nitride nanotube composite hollow spheres drive photo-self-Fenton-PMS system for synergistic catalytic and photocatalytic tetracycline degradation | |
| Yang et al. | Well-designed MOF-derived hollow octahedral structure TiO2 coupled with ultra-thin porous g-C3N4 to enhance the degradation of real liquor brewing wastewater | |
| Jiang et al. | Tuning Band Gap in Fe-Doped g-C3N4 by Zn for Enhanced Fenton-Like Catalytic Performance | |
| Saputra et al. | Synergistic copper-modified covalent triazine framework for visible-light-driven photocatalytic degradation of organic pollutant | |
| Qiu et al. | Synthesis and photocatalytic activity of Pt-deposited TiO2 nanotubes (TNT) for Rhodamine B degradation | |
| CN114797865B (zh) | 一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用 | |
| Duan et al. | Critical roles of Co‐doped g‐C3N4/Bi2WO6 in photocatalytic removal of organic pollutants and treating oil field wastewater in electrocatalysis‐microbial fuel cells | |
| CN112570024B (zh) | 一种Ag/AgCl/IL/FeOOH/AC光催化材料及其制备与应用 | |
| Zhou et al. | A novel SO3•-mediated photoelectrocatalytic system based on MoS2/Fe2O3 and CuNW@ CF for the efficient treatment of sulfurous and nitrogenous oxides | |
| Zhang et al. | Photocatalytic degradation of sulfamethoxazole over S-scheme Fe2O3/g-C3N4 photocatalyst under visible light |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |