CN102698754A - 一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用 - Google Patents

一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN102698754A
CN102698754A CN2012101704489A CN201210170448A CN102698754A CN 102698754 A CN102698754 A CN 102698754A CN 2012101704489 A CN2012101704489 A CN 2012101704489A CN 201210170448 A CN201210170448 A CN 201210170448A CN 102698754 A CN102698754 A CN 102698754A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron oxide
catalyst
carbon ball
nano
hydrogen peroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012101704489A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102698754B (zh
Inventor
刘云芳
邢冠楠
周浩
迟伟东
沈曾民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201210170448.9A priority Critical patent/CN102698754B/zh
Publication of CN102698754A publication Critical patent/CN102698754A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102698754B publication Critical patent/CN102698754B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用,属于催化剂技术领域,氧化铁纳米颗粒均匀地负载在碳球表面。制备方法是利用Fenton反应,即利用双氧水与亚铁离子共存时的强氧化性对碳球表面进行修饰,同时使氧化铁均匀地负载在碳球的表面而获得纳米氧化铁/碳球复合催化剂;本发明解决了纳米氧化铁催化剂严重团聚等问题,所得纳米氧化铁/碳球复合催化剂作为固体推进剂的高效燃烧催化剂、光降解有机物的催化剂、石油裂解的催化剂。

Description

一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及的是一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂及其制备方法,纳米氧化铁/碳球复合催化剂可作为固体推进剂的高效燃烧催化剂,也可作为光催化降解有机物的催化剂、石油裂解催化剂,属于催化剂技术领域。
技术背景
碳球作为一种新型碳材料,特殊的球型结构和良好的表面可修饰性,使其具有独特的催化性能和作为催化剂载体的良好条件。碳球既可以用作催化剂也可作为催化剂载体,而且可以作为功能添加剂。碳球与金属氧化物复合制备成新型复合催化剂。碳球可以起到催化剂、载体和功能添加剂的多重作用。金属氧化物是一类非常重要的催化剂。其中,氧化铁在许多领域得到了应用,具有良好的催化效果,例如固体推进剂的燃烧催化剂、光降解有机物的催化剂、石油裂解的催化剂等。纳米氧化铁很大的比表面积和高的化学活性,使其具有更高的催化性能。但是,纳米氧化铁极易团聚,因而降低了催化剂的催化效率。
金属氧化物以纳米颗粒状态负载在碳球表面。同时,两种催化剂可以起到协同催化效应,其催化效果要优于单独一种催化剂。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提供一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂及其制备方法,此催化剂由于兼有纳米氧化铁和碳球的作用,因此可用作固体推进剂的高效燃烧催化剂、光降解有机物的催化剂、石油裂解的催化剂。
本发明的一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂,其特征在于,氧化铁纳米颗粒均匀地负载在碳球表面。
本发明的一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂的制备方法,是采用利用Fenton反应,即利用双氧水与亚铁离子共存时的强氧化性对碳球表面进行修饰,同时使氧化铁均匀地负载在碳球的表面,再通过清洗、干燥而获得纳米氧化铁/碳球复合催化剂。具体技术方案如下:
a、将可溶性亚铁盐溶于水中配置成溶液;
b、将碳球加入亚铁离子的水溶液中,超声分散处理0.5~2小时;
c、在一定温度20~40℃下,搅拌条件下滴加双氧水,滴加完毕后继续搅拌0.5~5小时,然后静置0.5~10小时;
d、抽滤、蒸馏水和乙醇洗涤、干燥,从而获得纳米氧化铁/碳球复合催化剂材料;
在所述的制备纳米氧化铁/碳球复合催化剂的方法中,采用的双氧水为常规所用的双氧水,可溶性亚铁盐为分析纯的硫酸亚铁或氯化亚铁。方法中,优选可溶性亚铁盐和双氧水摩尔比为1∶(20~60),碳球的质量和可溶性亚铁盐的量比为1g∶(0.001~1.000)mol。
本发明充分利用碳球的优异性能,并解决纳米氧化铁催化剂严重团聚等问题,本发明采用Fenton反应制备出纳米氧化铁/碳球复合催化剂,纳米氧化铁/碳球复合催化剂作为固体推进剂的高效燃烧催化剂、光降解有机物的催化剂、石油裂解的催化剂,具有优良的催化效果。
附图说明
图1为实施例1的纳米氧化铁/碳球复合催化剂的透射电镜照片;
图2为实施例1的纳米氧化铁/碳球复合催化剂的X射线衍射图。
具体实施方式
实施例1
(1)称取1.6220g的硫酸亚铁置于烧杯中,量取49mL蒸馏水置于烧杯中配成溶液。
(2)称取3.5g的碳球加入经过步骤(1)配置的硫酸亚铁水溶液中,超声30分钟,在25℃下搅拌30分钟。
(3)在25℃下搅拌条件下,量取200mL的双氧水滴加到经过步骤(2)配置的碳球和硫酸亚铁水溶液的混合物中,完毕后继续搅拌反应30分钟;然后,抽滤,依次用蒸馏水、乙醇对产物洗涤各三次,干燥,即可制得纳米氧化铁/碳球复合催化剂。所得纳米氧化铁/碳球复合催化剂的透射电镜照片见图1,从透射电镜照片中可以看到,负载在碳球表面的氧化铁纳米颗粒的直径小于10nm;所得纳米氧化铁/碳球复合催化剂的X射线衍射图见图2,与PDF卡片对照:产物为碳球和氧化铁。
实施例2
(1)称取1.6220g的硫酸亚铁置于烧杯中,量取49mL蒸馏水置于烧杯中配成溶液。
(2)称取0.5g的碳球加入经过步骤(1)配置的硫酸亚铁水溶液中,超声30分钟,在25℃下搅拌30分钟。
(3)在25℃下搅拌条件下,量取200mL的双氧水滴加到经过步骤(2)配置的碳球和硫酸亚铁水溶液的混合物中,完毕后继续搅拌反应30分钟;然后,抽滤,依次用蒸馏水、乙醇对产物洗涤各三次,干燥,即可制得纳米氧化铁/碳球复合催化剂。
实施例3
(1)配置250mL浓度为20mg/L的活性艳蓝K-NR水溶液置于光反应器中。
(2)称取100mg的实施例2所制备的纳米氧化铁/碳球复合催化剂加入经过步骤(1)配置的亚甲基蓝水溶液中,在暗室中振荡、搅拌过夜。
(3)在磁力搅拌下进行紫外光(主波长为365nm,功率300w)催化降解,光照60min后,纳米氧化铁/碳球复合催化剂对活性艳蓝K-NR的降解率比纯氧化铁对活性艳蓝K-NR的降解率高15.8%以上。
实施例4
将1g高氯酸铵与20mg实施例2所制备的纳米氧化铁/碳球复合催化剂样品在一定量的乙醇溶液中混合,待乙醇溶剂挥发后,真空干燥。采用差热分析仪进行催化活性评价,测试条件为氮气流量20mL/min、升温速率20℃/min。对于高氯酸铵的低温分解峰的温峰,采用纳米氧化铁/碳球复合催化剂比采用纯氧化铁和纯碳球的分别低5.3℃和11.5℃;对于高氯酸铵的高温分解峰的温峰,采用纳米氧化铁/碳球复合催化剂比采用纯氧化铁和纯碳球的分别低20.6℃和37.9℃。

Claims (6)

1.一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂,其特征在于,氧化铁纳米颗粒均匀地负载在碳球表面。
2.一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂的制备方法,其特征在于,是利用Fenton反应,即利用双氧水与亚铁离子共存时的强氧化性对碳球表面进行修饰,
同时使氧化铁均匀地负载在碳球的表面,具体包括以下步骤:
a)将可溶性亚铁盐溶与水中配置成溶液;
b)将碳球加入亚铁离子的水溶液中,超声分散处理0.5~2小时;
c)在一定温度20~40℃下,搅拌条件下滴加双氧水,滴加完毕后继续搅拌
0.5~5小时,然后静置0.5~10小时;
d)抽滤、蒸馏水和乙醇洗涤、干燥,从而获得纳米氧化铁/碳球复合催化剂材料。
3.按照权利要求2的方法,其特征在于,双氧水为常规所用的双氧水,可溶性亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。
4.按照权利要求2的方法,其特征在于,可溶性亚铁盐和双氧水的摩尔比为1∶(20~60)。
5.按照权利要求2的方法,其特征在于,碳球的质量和可溶性亚铁盐的量比为1g∶(0.001~1.000)mol。
6.权利要求1所述的一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂用做固体推进剂的高效燃烧催化剂、作为光降解有机物的催化剂或石油裂解的催化剂。 
CN201210170448.9A 2012-05-28 2012-05-28 一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用 Expired - Fee Related CN102698754B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210170448.9A CN102698754B (zh) 2012-05-28 2012-05-28 一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210170448.9A CN102698754B (zh) 2012-05-28 2012-05-28 一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102698754A true CN102698754A (zh) 2012-10-03
CN102698754B CN102698754B (zh) 2014-12-03

Family

ID=46891977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210170448.9A Expired - Fee Related CN102698754B (zh) 2012-05-28 2012-05-28 一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102698754B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103157438A (zh) * 2013-04-10 2013-06-19 哈尔滨工业大学 一种碳微球/纳米铁氧化物磁性复合材料的制备方法
CN103928689A (zh) * 2014-04-21 2014-07-16 合肥工业大学 一种非均相电Fenton阴极材料的制备方法
CN104498088A (zh) * 2014-12-17 2015-04-08 北京市石景山区率动环境科学研究中心 一种烃类物质常温常压光磁催化重整的工艺与装置
CN104549276A (zh) * 2013-10-28 2015-04-29 中国石油化工股份有限公司 一种渣油临氢热裂化催化剂及其制备和应用
CN105562036A (zh) * 2015-12-15 2016-05-11 同济大学 一种铁硫多相类芬顿催化剂的制备方法及应用
CN107899578A (zh) * 2017-10-25 2018-04-13 浙江科技学院 一种粽状微米级氧化铁非均相类光芬顿催化剂及其制备方法
CN108722430A (zh) * 2018-04-19 2018-11-02 天津理工大学 以纳米氧化铁为铁源的乙苯脱氢催化剂及其制备方法
CN109019821A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 广东工业大学 一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法
CN109351187A (zh) * 2018-07-09 2019-02-19 北京市劳动保护科学研究所 一种用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法
CN109569513A (zh) * 2018-12-19 2019-04-05 武汉轻工大学 油脂脱色的方法及甲壳素磁性碳球吸附脱色剂的制备方法
CN109589940A (zh) * 2018-12-19 2019-04-09 武汉轻工大学 一种磁性微球吸附剂的制备方法及分离脂肪氧合酶的方法
CN109589918A (zh) * 2018-12-19 2019-04-09 武汉轻工大学 油脂脱色的方法及纤维素磁性碳球吸附脱色剂的制备方法
CN109675588A (zh) * 2018-06-25 2019-04-26 浙江工业大学 一种硫碳球负载贵金属催化剂及其制备方法与应用
CN115382547A (zh) * 2022-09-09 2022-11-25 四川农业大学 用于类芬顿体系的铁碳微球复合催化剂及制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005194176A (ja) * 2003-12-09 2005-07-21 Inoac Corp 炭素球状粒子およびその製造方法
CN101875489A (zh) * 2009-12-22 2010-11-03 聊城大学 一种大尺寸碳球的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005194176A (ja) * 2003-12-09 2005-07-21 Inoac Corp 炭素球状粒子およびその製造方法
CN101875489A (zh) * 2009-12-22 2010-11-03 聊城大学 一种大尺寸碳球的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Journal of Colloid and Interface Science》 20120419 Fei Yu, et al. Magnetic carbon nanotubes synthesis by Fenton's reagent method and their potential application for removal of azo dye from aqueous solution 第175-183页 1-5 第378卷, *
FEI YU, ET AL.: "Magnetic carbon nanotubes synthesis by Fenton’s reagent method and their potential application for removal of azo dye from aqueous solution", 《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》 *
PINGSHI YUAN, ET AL.: "One-step synthesis of iron-oxide-loaded functionalized carbon spheres", 《CARBON》 *

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103157438A (zh) * 2013-04-10 2013-06-19 哈尔滨工业大学 一种碳微球/纳米铁氧化物磁性复合材料的制备方法
CN104549276A (zh) * 2013-10-28 2015-04-29 中国石油化工股份有限公司 一种渣油临氢热裂化催化剂及其制备和应用
CN104549276B (zh) * 2013-10-28 2017-04-26 中国石油化工股份有限公司 一种渣油临氢热裂化催化剂及其制备和应用
CN103928689A (zh) * 2014-04-21 2014-07-16 合肥工业大学 一种非均相电Fenton阴极材料的制备方法
CN103928689B (zh) * 2014-04-21 2016-08-24 合肥工业大学 一种非均相电Fenton阴极材料的制备方法
CN104498088A (zh) * 2014-12-17 2015-04-08 北京市石景山区率动环境科学研究中心 一种烃类物质常温常压光磁催化重整的工艺与装置
CN104498088B (zh) * 2014-12-17 2015-12-09 北京市石景山区率动环境科学研究中心 一种烃类物质常温常压光磁催化重整的工艺与装置
CN105562036A (zh) * 2015-12-15 2016-05-11 同济大学 一种铁硫多相类芬顿催化剂的制备方法及应用
CN105562036B (zh) * 2015-12-15 2017-12-26 同济大学 一种铁硫多相类芬顿催化剂的制备方法及应用
CN107899578B (zh) * 2017-10-25 2020-05-26 浙江科技学院 一种粽状微米级氧化铁非均相类光芬顿催化剂及其制备方法
CN107899578A (zh) * 2017-10-25 2018-04-13 浙江科技学院 一种粽状微米级氧化铁非均相类光芬顿催化剂及其制备方法
CN108722430A (zh) * 2018-04-19 2018-11-02 天津理工大学 以纳米氧化铁为铁源的乙苯脱氢催化剂及其制备方法
CN109675588A (zh) * 2018-06-25 2019-04-26 浙江工业大学 一种硫碳球负载贵金属催化剂及其制备方法与应用
CN109351187A (zh) * 2018-07-09 2019-02-19 北京市劳动保护科学研究所 一种用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法
CN109351187B (zh) * 2018-07-09 2021-11-09 北京市劳动保护科学研究所 一种用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法
CN109019821A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 广东工业大学 一种催化氧化处理邻苯二甲酸酯废水的方法
CN109569513A (zh) * 2018-12-19 2019-04-05 武汉轻工大学 油脂脱色的方法及甲壳素磁性碳球吸附脱色剂的制备方法
CN109589940A (zh) * 2018-12-19 2019-04-09 武汉轻工大学 一种磁性微球吸附剂的制备方法及分离脂肪氧合酶的方法
CN109589918A (zh) * 2018-12-19 2019-04-09 武汉轻工大学 油脂脱色的方法及纤维素磁性碳球吸附脱色剂的制备方法
CN109589940B (zh) * 2018-12-19 2019-09-20 武汉轻工大学 一种磁性微球吸附剂的制备方法及分离脂肪氧合酶的方法
CN109569513B (zh) * 2018-12-19 2022-01-04 武汉轻工大学 油脂脱色的方法及甲壳素磁性碳球吸附脱色剂的制备方法
CN115382547A (zh) * 2022-09-09 2022-11-25 四川农业大学 用于类芬顿体系的铁碳微球复合催化剂及制备方法与应用
CN115382547B (zh) * 2022-09-09 2024-03-15 四川农业大学 用于类芬顿体系的铁碳微球复合催化剂及制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102698754B (zh) 2014-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102698754B (zh) 一种纳米氧化铁/碳球复合催化剂、制备方法及应用
Xi et al. Carbon‐intercalated 0D/2D hybrid of hematite quantum dots/graphitic carbon nitride nanosheets as superior catalyst for advanced oxidation
Yao et al. Metal-free catalysts of graphitic carbon nitride–covalent organic frameworks for efficient pollutant destruction in water
CN102671661B (zh) 多壁碳纳米管负载纳米四氧化三铁催化剂及其制备方法与应用
Wu et al. Control strategy on two-/four-electron pathway of water splitting by multidoped carbon based catalysts
Kang et al. Electron-rich biochar enhanced Z-scheme heterojunctioned bismuth tungstate/bismuth oxyiodide removing tetracycline
Zhang et al. Hierarchical architectures of monodisperse porous Cu microspheres: synthesis, growth mechanism, high-efficiency and recyclable catalytic performance
Zhang et al. One-step synthesis of novel PANI–Fe3O4@ ZnO core–shell microspheres: an efficient photocatalyst under visible light irradiation
Zhang et al. Insight into peroxymonosulfate assisted photocatalysis over Fe2O3 modified TiO2/diatomite composite for highly efficient removal of ciprofloxacin
Liu et al. Promoting charge separation in dual defect mediated Z-scheme MoS2/g-C3N4 photocatalysts for enhanced photocatalytic degradation activity: synergistic effect insight
CN112452346B (zh) 一种制备金属单原子碳基催化剂的普适性方法及应用
CN105344368B (zh) 一种用于加氢脱氯反应的过渡金属磷化物的制备方法及应用
Li et al. High performance Pd nanocrystals supported on SnO 2-decorated graphene for aromatic nitro compound reduction
Hu et al. Engineering 2D compressed layered g-C3N4 nanosheets by the intercalation of BiVO4-Bi2WO6 composites for boosting photocatalytic activities
Jiang et al. Photogenerated charge behavior of BiOI/g-C3N4 photocatalyst in photoreduction of Cr (VI): a novel understanding for high-performance
Yan et al. Construction of 2D/2D Bi2WO6/BN heterojunction for effective improvement on photocatalytic degradation of tetracycline
Tian et al. Effective degradation of phenol by activating PMS with bimetallic Mo and Ni Co-doped g C3N4 composite catalyst: A Fenton-like degradation process promoted by non-free radical 1O2
Rasheed et al. Highly efficient photocatalytic degradation of the Tetracycline hydrochloride on the α-Fe2O3@ CN composite under the visible light
Cheng et al. Spaced double hydrogen bonding in an imidazole poly ionic liquid composite for highly efficient and selective photocatalytic air reductive H2O2 synthesis
Fakhri et al. Fabrication of molybdenum-substituted tungstophosphoric acid immobilized onto functionalized graphene oxide: Visible light-induced photocatalyst for selective oxidation of sulfides to sulfoxides
Wei et al. FeIn2S4/Bi2MoO6 Z-scheme heterostructural composites efficiently degrade tetracycline hydrochloride under visible light
Wang et al. One-Step construction of Polyimide/NH2-UiO-66 heterojunction for enhanced photocatalytic degradation of sulfonamides
Shi et al. Synergistic effect of oxygen vacancies and built-in electric field in GdCrO3/BiVO4 composites for boosted photocatalytic reduction of nitrate in water
Zhang et al. Modulating the coordination environment of Co single-atom catalysts through sulphur doping to efficiently enhance peroxymonosulfate activation for degradation of carbamazepine
CN105879910A (zh) 一种聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)/纳米银复合微球及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141203