碱式碳酸铜层状复合材料制备及类芬顿催化性能研究
2023-09-21张璐瑶王卫伟
山东理工大学学报(自然科学版) 2023年6期
张璐瑶,王卫伟
(山东理工大学 材料科学与工程学院,山东 淄博 255049)
芬顿氧化法(Fenton)具有氧化能力高、降解速率快,可彻底降解有机污染物等优点,广泛应用于废水处理过程中。传统芬顿技术是以溶液中的亚铁离子作为催化剂活化过氧化氢,产生具有极高氧化能力的活性物质,降解有机污染物,是一种均相反应。然而反应所需溶液pH值范畴窄(~3),反应结束后需要调节溶液pH值为中性,参加芬顿反应的铁离子会以氢氧化铁等形式沉淀,催化剂不易回收再利用,若形成的含铁污泥进入环境会产生二次污染。这些问题极大地限制了芬顿技术的应用[1-4]。研究报道,非均相类芬顿氧化法是解决上述问题的一种有效途径。这是在传统芬顿技术基础上形成的一种新型氧化方法,采用变价过渡金属离子如Cu2+、Co2+、Ni2+、Mn3+等形成的固相催化剂代替Fenton反应中的Fe2+,在保证良好催化活性的同时实现了催化剂的重复利用[2-4]。固相催化剂材料是类芬顿性能提升的关键,因此开发一种稳定性好、催化性能优异、成本低、制备工艺简单的材料用于类芬顿技术是目前废水处理的研究热点。
与其他过渡金属离子相比,铜基催化剂具有适用范围广、催化活性高和成本低等特点,引起了研究人员的广泛关注[5-6]。研究发现将具有类芬顿性能的铜基催化剂固载于载体上获得复合催化剂,可以增加反应活性位点,提高反应速率和催化活性。载体的结构影响其催化活性。若使用多孔、二维结构等具有大比表面积的材料作为载体,可以将铜基催化剂很好的分散在载体表面,同时为固液反应提供大量的活性位点,提高催化性能[7-8]。……
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