申请日2007.06.26
公开(公告)日2007.11.21
IPC分类号B01J23/745; B01J37/04; C02F1/30; B01J21/18
摘要
本发明涉及用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂及其制备方法，属于微波水处理催化剂制备技术领域。该催化剂的主要组成为铁源与碳源，铁源与碳源质量比为10～1∶1。其中所述的铁源为纳米零价铁或纳米三氧化二铁;所述的碳源为碳纳米管或碳纳米纤维材料。制备方法是：采用碳源、铁源和聚四氟乙烯乳液为原材料，将其按组成配比混合均匀，成型后在氮气保护下常温干燥，即得到可用于微波水处理铁碳复合纳米催化材料。本发明方法合成的铁碳复合纳米催化材料催化效率高，合成路线简单，整个工艺过程容易控制，且在常温常压下进行，符合实际微波水处理技术的需要。
权利要求书
1、用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂，其特征在于：该催化 剂的组分包括铁源和碳源，铁源和碳源质量比为10～1∶1。
2、如权利要求1所述的用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂， 其特征在于：所述的铁源为纳米零价铁或纳米三氧化二铁。
3、如权利要求1所述的用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂， 其特征在于：所述的碳源为碳纳米管或碳纳米纤维材料。
4、权利要求1所述的用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂的制 备方法，其特征在于制备步骤为：
步骤1、称取铁源和碳源加入到容器中，铁源和碳源的质量比为 10～1∶1，混合均匀;
步骤2、在步骤1所得的混合物中加入高分子化合物乳液和表面活 性剂，其中高分子化合物乳液的质量占铁源和碳源总质量的10～50%， 表面活性剂的质量占铁源和碳源总质量的2～10%，搅拌均匀;
步骤3、将步骤2所得的混合物在氮气保护下常温干燥1～2小时， 得到黑色粘状材料;
步骤4、将步骤3所得的粘状材料做成片状或颗粒状，控制温度60～ 80摄氏度下干燥3～10小时，即得到铁碳复合纳米催化剂。
5、如权利要求4所述的用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂的 制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为聚乙二醇、可溶性淀粉、 聚苯乙烯、十二烷基磺酸钠、溴棕三甲胺、吐温、氨基磺酸钠、氨基磺 酸钾、糖精或1，4丁炔二醇。
6、如权利要求4所述的用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂的 制备方法，其特征在于：所述的高分子化合物乳液为聚乙烯醇乳液、聚 醋酸乙烯乳液、聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸乳液、聚氨酯乳液或环氧树 脂。
说明书
用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铁碳复合纳米催化剂的制备方法，属于微波水处理催化剂 制备技术领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，资源和能源匮乏、环境污染、疾病传染等一系 列伴生问题日益突出。如何消除和避免污染，寻找出水质净化的有效途径成为 人们当前关注的焦点。近年来，微波水处理技术是目前国内外的水处理发展的 趋势之一，它的特点是节能高效，无二次污染，基建投资省、运行费用低，处 理后水质好。其中，选用何种微波水处理的催化剂对于微波水处理的效率至关 重要，在水处理技术中，由于零价铁对水中各种氯代有机物、硝基化合物和重 金属等有还原作用，从而用于有机废水处理乃至污染土壤修复;而由于碳类材 料如活性碳颗粒，活性碳纤维等具有较大的比表面积，对水中有机污染物或重 金属离子有较强的吸附作用，从而在水处理特别是深度处理技术中应用。
目前尚未见到关于制备铁碳复合微波水处理纳米催化剂材料制备的专利报 道，国内关于微波诱导催化剂材料的专利仅限于制备改性氧化铝或复合有钡铁 氧体和热解碳的泡沫状材料，而不是铁碳纳米复合材料，如采用工业氧化铝活 化干燥焙烧后制备可用于微波诱导氧化工艺的改性氧化铝催化剂 (CN1559670A)，采用可溶性钡盐和铁盐，与具有网络结构的凝胶聚合物配 体复合，热解，煅烧，得到复合有钡铁氧体和热解碳的泡沫状材料，用于微波 降解水中有机污染物(CN1765494A)。这些专利中采用的制备工艺较复杂， 且能耗和成本较高。
本发明利用纳米铁、纳米碳和高分子乳液聚合反应制备用于微波水处理的 铁碳复合纳米催化剂材料，工艺简单，而且成本低，便于进一步扩大化生产， 在水处理领域有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波水处理的铁碳复合纳米催化剂及制备方 法。直接用纳米零价铁或纳米三氧化二铁和碳纳米材料为基本原料，加入高分 子聚合物聚合反应，制备出有较好的微波吸收性能和催化性能的纳米复合材 料。
本发明的一种用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂，该催化剂的主要组 成为铁源与碳源，铁源与碳源质量比为10～1∶1，其中所述的铁源为纳米零 价铁或纳米三氧化二铁;所述的碳源为碳纳米管或碳纳米纤维材料。
本发明的用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂的制备方法步骤为：
步骤1、称取铁源和碳源加入到容器中，铁源和碳源的质量比为10～1∶1， 混合均匀，所述的铁源为纳米零价铁或纳米三氧化二铁，所述的碳源为碳纳米 管或碳纳米纤维材料;
步骤2、在步骤1所得的混合物中加入高分子化合物乳液和表面活性剂， 其中高分子化合物乳液的质量占铁源和碳源总质量的5～10%，表面活性剂的 质量占铁源和碳源总质量的2～10%，搅拌均匀;
步骤3、将步骤2所得的混合物在氮气保护下常温干燥1～2小时，得到 黑色粘状材料;
步骤4、将步骤3所得的粘状材料做成片状或颗粒状，控制温度60～80 摄氏度下干燥3～10小时，即得到铁碳复合纳米催化剂。
步骤1中所述的铁源为纳米零价铁或纳米三氧化二铁;所述的碳源为碳纳 米管或碳纳米纤维材料。
步骤2中所述的表面活性剂为聚乙二醇、可溶性淀粉、聚苯乙烯、十二烷 基磺酸钠、溴棕三甲胺、吐温、氨基磺酸钠、氨基磺酸钾、糖精或1，4丁炔 二醇;所述的高分子化合物乳液为聚乙烯醇乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚四氟乙 烯乳液、聚丙烯酸乳液、聚氨酯乳液或环氧树脂。
本发明的优点：
1、合成路线简单，整个工艺过程容易控制，且在常温常压下进行，符合 实际生产的需要;
2、合成的纳米复合催化剂材料中铁源和碳源分散均匀;
3、合成的纳米复合催化剂材料有较好的微波吸收性能，在水处理领域有 广阔的应用前景。
