技術領域

本發(fā)明涉及一種復合氧化物催化劑材料的制備方法，特別是一種無定形鐵鋅復合氧化物催化劑材料的制備方法，屬于環(huán)境催化與水污染控制技術領域。

背景技術：

多相芬頓反應能夠產(chǎn)生強氧化性的活性物種，可以去除水中的難降解有機污染物，并且催化劑可以回收利用，成為近年來國際上廣泛采用的一種新型高級氧化水處理技術。納米零價鐵、鐵的氧化物和負載型鐵氧化物是常用的多相芬頓催化劑，但是固體表面的Fe³⁺在pH較高時轉化為Fe²⁺的速度要遠低于低pH時，因此這些催化劑在中高pH時催化活性較低，往往需要輔助紫外光照來加快反應，這大大的增加了運行成本。在太陽能中紫外光所占比例僅有4%-5%，而可見光可占45%，因此，研發(fā)具有可見光響應活性的多相芬頓催化劑受到了越來越多的關注。Sánchez等研究發(fā)現(xiàn)二氧化鈦在室內(nèi)光源照射下催化芬頓降解亞甲基藍的活性比暗態(tài)時略有提高(Sánchez等，Applied Catalysis B: Environmental, 2013, 142–143: 662–667)。將可見光催化劑與多相芬頓催化劑復合是獲得具有可見光芬頓活性催化劑的一種有效方法。例如中國專利文獻（申請?zhí)?01510036208.3）報道了一種α-Fe₂O₃/石墨烯復合材料的制備方法，該復合材料比表面積大，光芬頓活性明顯提高。由于鐵是芬頓反應的活性組分，所以催化劑的開發(fā)更多的集中在含鐵的半導體材料上。例如ZnFe₂O₄可以在可見光照射條件下產(chǎn)生電子和空穴，光生電子可以還原Fe³⁺為Fe²⁺或直接和H₂O₂反應生成，提高對水中酸性橙II的降解效率（Cai等，Applied Catalysis B: Environmental, 2016, 182: 456–468；Su等，Journal of Hazardous Materials, 2012, 211–212: 95–103）。然而目前所研究的可見光芬頓催化劑的目標污染物多為有機染料，而有機污染物的結構是影響催化劑性能的一個重要因素，有機染料的降解往往與其自身光敏化有關，無法準確的評價催化劑的活性。此外所研究的催化劑均為具有良好晶型的可見光催化劑，無定形材料由于其自身電子空穴復合效率高，關于其在可見光芬頓領域的研究未見報道。為此，研究無定形材料對水體中有機污染物的可見光芬頓催化降解有著重要意義，更進一步的，尋找一種可見光芬頓催化劑的制備方法，對實現(xiàn)將水中多種有機污染物的高效去除，其意義也就顯得尤為重要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無定形鐵鋅復合氧化物光芬頓催化劑的制備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的。一種無定形鐵鋅復合氧化物光芬頓催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）在室溫條件下，向硝酸鐵、硝酸鋅和葡萄糖的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液，調節(jié)pH大于10,在水熱釜中控溫100-130℃，加熱12-24小時；

（2）反應液經(jīng)抽濾洗滌，將濾餅60℃干燥，得到無定形鐵鋅復合氧化物。

本發(fā)明中，硝酸鐵、硝酸鋅和葡萄糖最適宜的摩爾比為2:1:（8-16）。

本發(fā)明還給出了該無定形鐵鋅復合氧化物的應用。具體就是該無定形鐵鋅復合氧化物作為光芬頓催化劑，在可見光中去除水中有機污染物中的應用。以羅丹明B、亞甲基藍、安替比林和苯酚為目標污染物來評價該無定形鐵鋅復合氧化物的催化活性。反應溫度為室溫，光源是裝有λ ≥420 nm濾光片的300 W氙燈，水溶液pH=4.5-7.5，過氧化氫濃度為10 mmol/L，催化劑的投加量為0.5 g/L。

本發(fā)明取得的有益效果如下：本發(fā)明的制備方法無環(huán)境污染，工藝簡單，成本低廉。所制備的無定形鐵鋅復合氧化物對羅丹明B、亞甲基藍、安替比林和苯酚均表現(xiàn)出較好的可見光芬頓活性，并且催化劑適宜pH范圍較寬，pH=4.5-7.5時可見光照均能明顯提高催化芬頓降解污染物效率，對處理酸性和中性有機廢水非常有利。

附圖說明

圖1是實施例1制備的無定形鐵鋅復合氧化物對羅丹明B的催化活性測試數(shù)據(jù)圖。

圖2是實施例1制備的無定形鐵鋅復合氧化物在不同pH下對羅丹明B的可見光芬頓催化活性圖。

圖3是實施例1制備的無定形鐵鋅復合氧化物對亞甲基藍、安替比林和苯酚的催化活性測試數(shù)據(jù)圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明。

實施例1

(1)在室溫條件下，向硝酸鐵、硝酸鋅和葡萄糖的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液，調節(jié)pH大于10, 硝酸鐵、硝酸鋅和葡萄糖的摩爾比為2:1:12，在水熱釜中120℃加熱12小時；

（2）抽濾洗滌，濾餅60℃干燥，得到無定形鐵鋅復合氧化物。

將所得樣品用XRD（X射線衍射）測定其晶型，沒有觀察到任何衍射峰的存在，說明該材料為無定形結構。EDS（掃描電鏡能譜）和XPS（X射線光電子能譜）分析結果表明，材料體相和表面的鐵鋅原子比分別為3:1和1.65:1，表面鐵以二價鐵為主，二價鐵與三價鐵的原子比為2.1:1。

（3）催化劑活性評價

將得到的無定形鐵鋅復合氧化物用于按前述實驗方法和條件比較了不同反應體系中羅丹明B的降解情況，結果見附圖1?？梢姽?H₂O₂和催化劑/可見光體系中羅丹明B的降解率僅有10.5%和16.8%，催化劑/H₂O₂體系中降解率略有提高，達到36.6%。而在催化劑、可見光和H₂O₂同時存在時，降解率顯著提高，達到了95.2%。

圖2比較了不同pH時無定形鐵鋅復合氧化物催化劑的可見光芬頓活性，隨著pH值的降低，羅丹明B的降解速率明顯加快，pH4.5時30分鐘的降解率就達到93.6%，說明該催化劑在中性和酸性條件下均有良好的催化活性。

圖3比較了無定形鐵鋅復合氧化物催化劑作為光芬頓催化劑，對不同有機污染物的可見光芬頓和暗態(tài)芬頓活性，在暗態(tài)條件下亞甲基藍、安替比林和苯酚的降解率僅為34.5%、7.6%和31.2%，而在可見光照條件下降解率顯著提升到96.2%、84.1%和99%，說明該催化劑對水中不同的有機污染物均有良好的可見光芬頓活性。