专利名称：：用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/碳纳米管的制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于微波强化高级氧化工艺的催化剂的制备方法。
背景技术：
：微波强化高级氧化工艺(MAOP)是一种新型水处理技术，对水和废水中难降解有机污染物处理具有很好的应用效果和广阔的应用前景。目前文献报道的用于MAOP的催化剂主要为颗粒活性炭和改性三氧化二铝，其可在微波辐照下快速氧化处理水中难降解有机污染物。但是目前的MAOP催化剂均存在催化剂效率低、使用寿命短等缺点。
发明内容本发明的目的是为了解决现有MAOP的催化剂的催化效率低、使用寿命短的问题；而提供了一种用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe2(VLa2CV碳纳米管的制备方法。碳纳米管作为MAOP催化剂载体，通过对碳纳米管表面进行化学改性处理，强化其对微波的吸收能力、减少催化剂用量并延长催化剂寿命。改性碳纳米管催化剂表面的金属点位与微波发生强烈的相互作用，可迅速高效地将微波能转化为热能，使催化剂的某些表面点位很快加热至高温，在这些点位附近发生微波氧化反应，从而达到高效快速氧化处理水中难降解有机污染物。本发明中用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe203-La203/碳纳米管的制备方法是由下述步骤实现的一、将碳纳米管(CNTs)进行纯化处理，得到纯化碳纳米管；二、将纯化碳纳米管加入无水乙醇中进行搅拌1224h，纯化碳纳米管的重量与无水乙醇的体积比为0.05~0.5g:510mL;三、按纯化碳纳米管与硝酸铁0.050.5g:0.55mmol的配比向步骤二得到的混合物加入硝酸铁溶液后搅拌10~24h，然后以0.2~1.0min/mL速度滴加氨水溶液至溶液的pH值=714，即将氢氧化铁沉积于碳纳米管表面；四、按纯化碳纳米管与硝酸镧0.05~0.5g:0.00050.01mmoL的配比向表面沉积有氢氧化铁的碳纳米管中加入硝酸镧溶液，然后以0.21.0min/mL速度滴加氨水溶液至溶液的pEN714，即在碳纳米管表面得到氢氧化镧，再以4080r/min转速继续搅拌12~36h;五、以功率100~300W的微波连续辐照经步骤四处理后的反应物17min，然后在6595"C条件下水浴中反应48h，过滤，将过滤剩余物清洗三至五次，再在10011(TC条件下干燥312h，即得催化剂前驱体；六、将催化剂前驱体放入马弗炉中，以15。C/min速率升温至300~400°C，焙烧60180min，然后冷却至室温；即得到用于微波强化高级氧化工艺的的Fe203-La203/碳纳米管催化剂。上述反应过程中在步骤三与步骤四中氨水溶液的浓度为0.05~0.5mol/L。步骤二中将碳纳米管加入无水乙醇后还可以对其进行超声处理，超声处理时间为1060min。本发明制得的用于MAOP的Fe203-La203/碳纳米管催化齐IJ，较目前广泛应用的改性三氧化二铝催化剂，使用寿命和催化活性有明显提高；Fe203-La203/碳纳米管催化剂实验重复使用IO次以上，其去除率仍可保持在80%以上，而&03-1^203/八1203催化剂在相同的实验条件下仅重复使用5次其催化活性就降低至50%左右。本发明有效提高了MAOP催化剂的效率，延长了MAOP催化剂的使用寿命，降低了催化剂用量，使MAOP技术得到进一步的拓展。并且本发明的催化剂在国内外的文献中还未见报道。图1是不同种类催化剂对高浓度苯酚废水的处理效果图，图中-■-表示本发明合成的催化剂Fe203-La203/碳纳米管对高浓度苯酚废水的处理效果曲线，-令-表示催化剂Fe203/碳纳米管对高浓度苯酚废水的处理效果曲线，-表示催化剂Fe203-La203/Al203对高浓度苯酚废水的处理效果曲线。图2是具体实施方式十二制得产品的SEM图。图3是具体实施方式十二制得产品的EDAX图。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式中用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe20rLa203/碳纳米管的制备方法是由下述步骤实现的一、将碳纳米管(CNTs)进行纯化处理，得到纯化碳纳米管；二、将纯化碳纳米管加入无水乙醇中进行搅拌1224h，纯化碳纳米管的重量与无水乙醇的体积比为0.05~0.5g:510mL;三、按纯化碳纳米管与硝酸铁0.050.5g:0.55mmol的配比向步骤二得到的混合物加入硝酸铁溶液后搅拌10~24h，然后以0.2~1.0min/mL速度滴加氨水溶液至溶液的pH值=714，即将氢氧化铁沉积于碳纳米管表面；四、按纯化碳纳米管与硝酸镧0.05~0.5g:0.00050.01mmoL的配比向表面沉积有氢氧化铁的碳纳米管中加入硝酸镧溶液，然后以0.21.0min/mL速度滴加氨水溶液至溶液的pH=714，即在碳纳米管表面得到氢氧化镧，再以4080r/min转速继续搅拌1236h;五、以功率100~300W的微波连续辐照经步骤四处理后的反应物l~7min，然后在6595。C条件下水浴中反应48h，过滤，将过滤剩余物清洗三至五次，再在10011(TC条件下干燥3~12h，即得催化剂前驱体；六、将催化剂前驱体放入马弗炉中，以l5"C/min速率升温至300~400°C，焙烧60180min，然后冷却至室温；即得到用于微波强化高级氧化工艺的的Fe203-La203/碳纳米管催化剂。本实施方式中步骤三与步骤四中氮水溶液的浓度为O.050.5mol/L。本实施方式制得的催化剂，较目前广泛应用的改性三氧化二铝催化剂，使用寿命则明显提高；改性碳纳米管催化剂实验重复使用IO次以上，其去除率仍可保持在80%以上，而改性三氧化二铝催化剂在相同的实验条件下仅重复使用5次其催化活性就降低至50%左右，催化剂使用量明显减少，其用量仅为三氧化二铝的1/100。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中采用中国专利申请号为200710071862.3的发明中的方法对碳纳米管进行纯化处理。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将碳纳米管加入无水乙醇后还能进行超声处理，超声处理1060min。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中微波功率为150220W。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中微波功率为200W。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中在709(TC条件下反应物水浴中反应。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中反应物在75。C条件下反应物水浴中反应。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤六中升温速率为24°C/min。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤六中升温速率为3。C/min。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式十本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤六中焙烧温度300400。C。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式十一本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤六中焙烧温度350°C。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式十二本实施方式中用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe203-La2(V碳纳米管的制备方法是由下述步骤实现的一、采用中国专利申请号为200710071862.3的发明中的方法对碳纳米管进行纯化处理，得到纯化碳纳米管；二、将0.2g纯化碳纳米管中加入5mL无水乙醇进行搅拌1224h;三、向步骤二得到的混合物中再加入10ml浓度为0.2mol/L的硝酸铁溶液后搅拌12h，硝酸铁溶液的体积比与纯化碳纳米管的重量为2.525mL:0.05~0.5g，然后以0.5min/mL速度滴加浓度为0.3mol/L的氨水溶液至溶液的pH值=10;即在碳纳米管表面得到氢氧化铁；四、向经歩骤三处理后的反应物中步骤加入0.5mL浓度为0.005mol/L的硝酸镧溶液，然后以0.5min/mL速度滴加浓度为0.3mol/L的氨水溶液至滴至溶液的pH-10，即在碳纳米管表面得到氢氧化镧；再以60r/min转速继续搅拌24h;五、以功率200W的微波连续辐照经步骤四处理后的反应物3min，然后在75。C条件下水浴中反应6h;过滤，将过滤剩余物清洗三至五次，再在ll(TC条件下干燥6h，即得催化剂前驱体；六、将催化剂前驱体放入马弗炉中，以3。C/min速率升温至350°C，焙烧60min;然后冷却至室温；即得到用于MAOP的Fe203-La2(V碳纳米管催化剂。用于MAOP的碳纳米管载体、Fe203/碳纳米管催化剂、Fe203-La203/Al203催化剂及本实施方式制得的Fe203-La203/碳纳米管催化剂对高浓度苯酚废水6000mg/L的处理效果如1所示。以上不同种类催化剂处理苯酚废水的工艺对照如表1所示。由此可见，本实施方式催化剂的催化效果显著提高。由图2可知，本实施方式负载了Fe203和La203。由图3可知，本实施方式制得的用于MAOP的Fe203-La2CV碳纳米管催化剂中铁元素的重量百分比为34%，镧元素的重量百分比为1.32%，氧元素的重量百分比为15.35%。表1是不同种类催化剂处理苯酚废水工艺对照表。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe2O3-La2O3/碳纳米管的制备方法，其特征在于用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe2O3-La2O3/碳纳米管的制备方法是由下述步骤实现的一、将碳纳米管进行纯化处理，得到纯化碳纳米管；二、将纯化碳纳米管加入无水乙醇中进行搅拌12～24h，纯化碳纳米管的重量与无水乙醇的体积比为0.05～0.5g∶5～10mL；三、按纯化碳纳米管与硝酸铁0.05～0.5g∶0.5～5mmol的配比向步骤二得到的混合物中加入硝酸铁溶液后搅拌10～24h，然后以0.2～1.0min/mL速度滴加氨水溶液至溶液的pH值＝7～14，即将氢氧化铁沉积于碳纳米管表面；四、按纯化碳纳米管与硝酸镧0.05～0.5g∶0.0005～0.01mmoL的配比向表面沉积有氢氧化铁的碳纳米管中加入硝酸镧溶液，然后以0.2～1.0min/mL速度滴加氨水溶液至溶液的pH＝714，即在碳纳米管表面得到氢氧化镧，再以40～80r/min转速继续搅拌12～36h；五、以功率100～300W的微波连续辐照经步骤四处理后的反应物1～7min，然后在65～95℃条件下水浴中反应4～8h，过滤，将过滤剩余物清洗三至五次，再在100～110℃条件下干燥3～12h，即得催化剂前驱体；六、将催化剂前驱体放入马弗炉中，以1～5℃/min速率升温至300～400℃，焙烧60～180min，然后冷却至室温；即得到用于微波强化高级氧化工艺的Fe2O3-La2O3/碳纳米管催化剂。2、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe20rLa203/碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤一中采用中国专利申请号为200710071862.3的发明中的方法对碳纳米管进行纯化处理。3、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe203-La2(V碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤二中将碳纳米管加入无水乙醇后进行超声处理1060min。4、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe203-La2CV碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤三与步骤四中氨水溶液的浓度均为0.050.5mol/L。5、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe2OrLa203/碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤五中微波功率为150~220W。6、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe203-La2CV碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤五中微波功率为200W。7、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe203-La203/碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤六中升温速率为2~4°C/min。8、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe203-La203/碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤六中升温速率为3°C/min。9、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe203-La2(V碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤六中焙烧温度30040(TC。10、根据权利要求1所述的用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe20rLa203/碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤六中焙烧温度350°C。全文摘要用于微波强化高级氧化工艺的催化剂Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/碳纳米管的制备方法，它涉及一种用于微波强化高级氧化工艺的催化剂的制备方法。本发明解决了现有MAOP的催化剂的催化效率低、使用寿命短的问题。本发明方法步骤如下1.将碳纳米管进行纯化处理，得到纯化碳纳米管；2.将纯化碳纳米管加入无水乙醇中，搅拌；3.加入硝酸铁溶液，搅拌，然后滴加氨水溶液至溶液的pH值＝7～14；4.加入硝酸镧溶液，然后滴加氨水溶液至溶液的pH＝7～14，再搅拌；5.微波连续辐照，再水浴加热；过滤，清洗，再干燥；6.再经焙烧后冷却至室温即可。本发明制备的催化剂具有寿命长、用量少、催化效率高的优点。文档编号B01J23/83GK101318136SQ200810064629公开日2008年12月10日申请日期2008年5月30日优先权日2008年5月30日发明者史书杰,禹杨,鹏王,赵姗姗申请人:哈尔滨工业大学