一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]臭氧(O3)由于其强氧化和消毒能力，近年来已被广泛应用于废水处理。然而由于03在水中的溶解度较低且容易分解使其利用效率较低，而且运行成本较高，这些劣势在一定程度上限制了其发展。虽然03能氧化水中许多难降解有机物，但与有机物的反应选择性差，且不易将有机物彻底分解为0)2和H 20，其产物常常为难以矿化的小分子羧酸类有机物，使得中间产物的毒性有可能更强，而采用多相催化的方法来强化03的氧化能力是解决上述问题的有效途径之一。
[0003]多相催化臭氧化技术是基于O3的高级氧化技术，其将O3的强氧化性和催化剂的吸附及催化特性结合起来，能较为有效地解决有机物降解不完全的问题。多相催化臭氧化法利用固体催化剂在常压下加速液相(或气相)的氧化反应，在常温常压下将那些难以用03单独氧化的有机物氧化，在难降解废水的处理中显示出了极大的优越性，并有望成为一种很有应用价值的水处理技术，因而越来越引起人们的广泛重视。
[0004]目前，多相催化臭氧化工艺中所用的催化剂主要是金属氧化物(Mn02、Ti02、Fe00H、Al2O3等)和负载在载体上的金属或金属氧化物(Cu/Al jjO^Ru/CeO^MnfVAljjO；^ Co 3O4Al2O3等)，其催化活性主要取决于催化剂的粒径和形貌，催化剂粒径越小其活性往往越好。这些催化剂一般在酸性条件下具有较好的催化效果，但金属溶出现象严重，而在中性条件下往往效果不佳。此外，上述催化剂多为粉体，在实际操作中存在着固液分离的问题。
[0005]磁性分离是一种有效的固液分离方法，其利用催化剂材料的本身所具有的磁性，实现固液分离和催化剂的回收利用。目前，磁性材料在解决环境问题中已得到相当的重视，其在水处理技术中主要用于对各种有机和无机污染物的吸附。本发明利用磁性纳米钕铁钛氧化物作为催化剂，通过其催化O3极大提高了 O 3的催化效率，并利用其本身磁性实现固液分离，增加其实际应用的可能性。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂及其制备方法和应用的技术方案。
[0007]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂，其特征在于该催化剂是以Nd (NO3)3, Fe (NO3) 3和钛酸四丁酯为原料，通过溶胶凝胶法制得前驱体，并将前驱体干燥煅烧后得到。
[0008]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂，其特征在于具体通过以下步骤制得: (1)以Nd(NO3) 3、Fe (NO3) 3和钛酸四丁酯为原料，以水为溶剂，将Nd (NO 3) 3和Fe (NO 3) 3配成混合溶液A，以无水乙醇为溶剂，将钛酸四丁酯溶于无水乙醇配成溶液B ;
(2)将上述步骤(I)得到的溶液B逐滴滴入到溶液A中得到溶胶凝胶前驱体，A溶液处于不停搅拌状态；
(3)将上述步骤(2)得到的前驱体在60?800C水浴中干燥；
(4)将上述步骤(3)处理后的粉末碾磨后放入马弗炉中煅烧后即得磁性纳米钕铁钛催化剂。
[0009]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂，其特征在于所述的步骤(I)中Nd (NO3) 3、Fe (NO3) 3和钛酸四丁酯的投加摩尔比为1:1:1。
[0010]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂，其特征在于所述的步骤(3)中水浴干燥时间为12?24 h。
[0011]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂，其特征在于所述的步骤(4)中马弗炉煅烧条件为:以3?5 °C/min的升温速率升温至400?600 °C，并保温1.5?4.5 h。
[0012]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂的制备方法，其特征在于通过以下步骤制得:
(1)以Nd(NO3)3^Fe (NO3) 3和钛酸四丁酯为原料，以水为溶剂，将Nd (NO 3) 3和Fe (NO 3) 3配成混合溶液A，以无水乙醇为溶剂，将钛酸四丁酯溶于无水乙醇配成溶液B ;
(2)将上述步骤(I)得到的溶液B逐滴滴入到溶液A中得到溶胶凝胶前驱体，A溶液处于不停搅拌状态；
(3)将上述步骤(2)得到的前驱体在60?800C水浴中干燥；
(4)将上述步骤(3)处理后的粉末碾磨后放入马弗炉中煅烧后即得磁性纳米钕铁钛催化剂。
[0013]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂的制备方法，其特征在于所述的步骤(I)中Nd (NO3) 3、Fe (NO3)3和钛酸四丁酯的投加摩尔比为1:1:1。
[0014]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中水浴干燥时间为12?24 ho
[0015]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂的制备方法，其特征在于所述的步骤(4)中马弗炉煅烧条件为:以3?5 °C/min的升温速率升温至400?600 °C，并保温L 5 ?4.5 ho
[0016]所述的一种磁性纳米钕铁钛氧化物臭氧催化剂与臭氧耦合在废水处理中的应用。
[0017]本发明的有益效果主要体现在:处理工艺简单，处理成本低，具有反应易于控制、易操作、维护方便等特点，该催化剂具有非常广阔的市场开发前景。
【附图说明】
[0018]附图1:不同煅烧温度制备的催化剂对2，4- 二溴苯氧乙酸的降解情况；
附图2:500 0C煅烧的催化剂对不同浓度2，4- 二溴苯氧乙酸的降解情况。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
[0020]实施例1:
磁性纳米钕铁钛催化剂制备方法为:
以水为溶剂，将Nd (NO3) 3和Fe (NO 3) 3配成混合溶液A，以无水乙醇为溶剂，将钛酸四丁酯溶于无水乙醇配成溶液B ;然后将溶液B逐滴滴入到溶液A中得到溶胶凝胶前驱体，A溶液处于不停