锰掺杂氧化铁材料及其制备方法和去除水中有机污染物的方法

本发明涉及材料，尤其是涉及一种锰掺杂氧化铁材料及其制备方法和去除水中有机污染物的方法。

背景技术：

1、负载型催化剂是一类重要的工业材料，也被广泛应用于环境催化领域。对于负载型催化剂的制备，工业上主要有沉淀和浸渍两种方法。这两种方法都使用金属前体(主要是无机盐)作为活性金属沉积的起点，并可能涉及煅烧或等离子活化等后续步骤，以实现金属前驱体向活性相(金属单质、氧化物、硫化物等)的转变。此外，还有一些新兴的负载型催化剂制备技术相继被报道，例如熔渗法、胶体合成法和气相沉积法。以上方法虽然都被成功用于负载型金属及金属化合物催化剂的制备，但是仍有一些缺陷需要克服，例如制备过程涉及复杂的溶液相/气相反应、操作上控制难度较大、高温处理导致能耗增加等。

2、近年来，利用机械化学法合成非均相催化剂日益受到关注。其中，机械球磨方法可以用于快速合成各种金属氧化物。由于球磨过程中的机械形变会导致冷焊和断裂，进而导致固态和机械化学反应的发生，所以球磨技术可以制备出具有不同活性和选择性的单组分材料，也可以制备性能优异的负载型催化剂。例如，将前驱体ag2o与载体γ-al2o3共同球磨之后，经过650℃煅烧制备得到高活性的ag/al2o3颗粒。此外，利用球磨方法还可实现tio2、al2o3、fe2o3和co3o4等不同氧化物载体上au、pt、ag、cu和ni等多种金属催化剂的制备。然而，上述方法在制备负载型催化剂时，均需额外使用金属单质或金属化合物作为前驱，且部分金属前驱物的使用还需涉及后续的高温还原或氧化处理。因此，发展一种更为绿色、简单、经济的负载型催化剂的球磨制备方法仍然具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种锰掺杂氧化铁材料的制备方法，本发明的制备条件温和、成本低廉、无需额外投加锰源、所制备材料的催化反应速率高。

2、本发明提供了一种锰掺杂氧化铁材料的制备方法，包括如下步骤：

3、a)铁氧化物和球磨珠加入球磨罐，加入分散剂混合球磨，得到悬浊液；

4、b)将悬浊液稀释后吸出磁性粉末后离心，干燥，即得。

5、优选的，所述铁氧化物为三氧化二铁。

6、优选的，所述球磨采用的是行星球磨机；所述球磨罐的材质为304不锈钢；所述球磨珠的材质为304不锈钢。

7、优选的，所述球磨珠的粒径为6mm；所述分散剂为水；所述球磨转速为400rpm，正向运行30min后再反向运行30min；所述铁氧化物和分散剂的质量mg和体积μl的比为1:6；

8、所述吸出磁性粉末具体为采用磁铁吸出磁性粉末。

9、本发明提供了一种锰掺杂氧化铁材料，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到。

10、本发明提供了上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到的锰掺杂氧化铁材料在去除水中有机污染物中的应用。

11、本发明提供了一种去除水中有机污染物的方法，包括如下步骤：

12、将上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到的锰掺杂氧化铁材料和氧化剂混合，加入含有污染物的水溶液中，即可以高效去除水中的有机污染物。

13、优选的，所述污染物为酚类化合物；所述酚类化合物为双酚a。

14、优选的，所述氧化剂为过一硫酸盐。

15、优选的，所述锰掺杂氧化铁材料和氧化剂混合的质量比为1:1。

16、所述混合后溶液的ph值为6～8。

17、与现有技术相比，本发明提供了一种锰掺杂氧化铁材料的制备方法，包括如下步骤：a)铁氧化物和球磨珠加入球磨罐，加入分散剂混合球磨，得到悬浊液；b)将悬浊液稀释后吸出磁性粉末后离心，干燥，即得。本发明无需额外投加锰源，利用不锈钢球磨罐和球磨珠含有的微量锰元素即可实现锰掺杂氧化铁材料的制备，因而成本低廉；无需后续高温氧化或还原处理，通过球磨法一步制备锰掺杂氧化铁材料，因而过程绿色、简单。

技术特征：

1.一种锰掺杂氧化铁材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁氧化物为三氧化二铁。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨采用的是行星球磨机；所述球磨罐的材质为304不锈钢；所述球磨珠的材质为304不锈钢。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨珠的粒径为6～10mm；所述分散剂为水；所述球磨转速为300～580rpm，运行时间为30～360min；所述铁氧化物和分散剂的质量mg和体积μl的比为1:2～1:10；

5.一种锰掺杂氧化铁材料，其特征在于，由权利要求1～4任意一项所述的制备方法制备得到。

6.权利要求1～4任意一项所述的制备方法制备得到的锰掺杂氧化铁材料在去除水中有机污染物中的应用。

7.一种去除水中有机污染物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述污染物为酚类化合物。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为过一硫酸盐。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述锰掺杂氧化铁材料和氧化剂混合的质量比为10:1～1:10；

技术总结
本发明提供了一种锰掺杂氧化铁材料的制备方法，包括如下步骤：A)铁氧化物和球磨珠加入球磨罐，加入分散剂混合球磨，得到悬浊液；B)将悬浊液稀释后吸出磁性粉末后离心，干燥，即得。本发明无需额外投加锰源，利用不锈钢球磨罐和球磨珠含有的微量锰元素即可实现锰掺杂氧化铁材料的制备，因而成本低廉；无需后续高温氧化或还原处理，通过球磨法一步制备锰掺杂氧化铁材料，因而过程绿色、简单。

技术研发人员：俞汉青,黄贵祥,王兆华
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5