本发明属于催化剂,具体涉及一种fes/feocl光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术:
1、有机污水的产生量巨大,现在的污水处理厂使用的工艺有,比如微生物降解法、物理过滤吸附沉降法、化学高级氧化法。芬顿技术作为一种高级氧化技术,其可对多种有机污染物进行高效降解,具有较高的处理效率和去除率,已广泛应用于工业废水、城市污水处理中。而其处理过程需要控制酸性条件(常见ph值约在2-4之间),增加了处理系统的运行和监控难度,反应过程中可能产生大量的沉淀物,需要清理和进一步处理。
2、因此,开发一种能够高效处理有机污水对污水处理技术的发展及工业化应用具有重大意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决现有技术的不足,提供一种负载型fes/feocl光催化剂及其制备方法和应用,具体采用以下的技术方案:
2、一种fes/feocl光催化剂的制备方法,包括以下步骤:
3、将无水fecl3在空气中煅烧,煅烧结束后冷却到室温,离心,水洗,干燥,研磨,得到feocl;然后将feocl分散在水中与na2s溶液混合反应后,离心,水洗,干燥,研磨,得到fes/feocl光催化剂,最后将fes/feocl光催化剂粉体置于水中超声后负载玻璃基体上,最终得到负载型fes/feocl催化剂。
4、本发明采用feocl原位硫化生成fes,实现催化剂表面改性,能够开发超高芬顿反应效率、光生载流子分离效率的光催化剂。其中,使用无水fecl3制备的feocl稳定性比较好,fe和cl渗出很少,而且feocl是一种具有二维层状结构的铁基材料,其具有芬顿催化活性、可见光催化活性(带隙~1.78 ev)并且具有层内载流子转移快速的特点。在此基础上,通过将feocl进行原位硫化还原,得到fes形成异质结,有利于光生电子-空穴对的分离,同时二价铁位点占比增大,促进了芬顿反应的进行,形成一种更加高效的fes/feocl光催化、芬顿催化剂。此外,本发明中催化剂的制备方法简单,可操作性强,且绿色环保,是一种可实际应用的新型的光催化剂、芬顿催化剂。
5、作为进一步优选的实施方式,将fes/feocl光催化剂粉体置于水中超声后负载玻璃基体上,得到负载型fes/feocl催化剂。本发明通过将fes/feocl催化剂负载得到负载型fes/feocl光催化剂,相对于粉体催化剂,本发明提供的催化剂很好地保留了降解效率,同时可以更好得回收利用,避免了粉体催化剂可能回收不利对水环境造成二次污染损害的问题。
6、作为进一步优选的实施方式,na2s与feocl摩尔比为1:10-20。更优选地,na2s与feocl摩尔比为1:20。在1:20比例下,表现出更优的光助芬顿催化性能。
7、作为进一步优选的实施方式,煅烧的温度为380 ℃;煅烧的时间为2.5 h
8、作为进一步优选的实施方式,上述反应为磁力搅拌反应,反应时间为3h。
9、作为进一步优选的实施方式,干燥采用冷冻真空干燥,干燥时间为24 h。
10、本发明还提供了由上述制备方法制备得到的一种负载型fes/feocl光催化剂,该催化剂可以应用在光催化或光协助芬顿反应降解有机污染物中的。该有机污染物为氧氟沙星、罗丹明b、双酚a、甾体雌激素、氨苄青霉素抗生素、对氯苯酚杀虫剂或2 ,4 ,6-三氯苯酚抑菌剂。
11、本发明的有益效果为:
12、本发明的制备方法简单,可操作性强,且回收方便、绿色环保,通过将feocl进行原位硫化还原,得到fes形成异质结,有利于光生电子-空穴对的分离,同时二价铁位点占比增大,促进了芬顿反应的进行,形成一种更加高效的fes/feocl光催化、芬顿催化剂。本发明制得的负载型fes/feocl催化剂,具有超高芬顿反应效率、光生载流子分离效率,可以应用在光催化、光协助芬顿降解有机污染物等环境处理应用中。
1.一种fes/feocl光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.一种权利要求1所述的制备方法,其特征在于,将fes/feocl光催化剂置于水中超声后负载玻璃基体上,得到负载型fes/feocl催化剂。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,na2s与feocl摩尔比为1:10-20。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,na2s与feocl摩尔比为1:20。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,煅烧的温度为380 ℃,煅烧的时间为2.5 h。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,反应时间为3 h。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,干燥采用冷冻真空干燥,干燥时间为24 h。
8.一种负载型fes/feocl光催化剂,其特征在于,由权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。
9.权利要求8所述的负载型fes/feocl光催化剂在光催化或光协助芬顿反应降解有机污染物中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,有机污染物为氧氟沙星、罗丹明b、双酚a、甾体雌激素、氨苄青霉素抗生素、对氯苯酚杀虫剂或2 ,4 ,6-三氯苯酚抑菌剂中的至少一种。