CN109999890A - 一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109999890A
CN109999890A CN201910311673.1A CN201910311673A CN109999890A CN 109999890 A CN109999890 A CN 109999890A CN 201910311673 A CN201910311673 A CN 201910311673A CN 109999890 A CN109999890 A CN 109999890A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
mcm
ferro
original position
solution
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.)
Pending
Application number
CN201910311673.1A
Other languages
English (en)
Inventor
戴萍
徐东彦
孙晓伟
汪传生
刘一
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.)
Qingdao University of Science and Technology
Original Assignee
Qingdao University of Science and 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 Qingdao University of Science and Technology filed Critical Qingdao University of Science and Technology
Priority to CN201910311673.1A priority Critical patent/CN109999890A/zh
Publication of CN109999890A publication Critical patent/CN109999890A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/03Catalysts comprising molecular sieves not having base-exchange properties
    • B01J29/0308Mesoporous materials not having base exchange properties, e.g. Si-MCM-41
    • B01J29/0316Mesoporous materials not having base exchange properties, e.g. Si-MCM-41 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/0333Iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/041Mesoporous materials having base exchange properties, e.g. Si/Al-MCM-41
    • B01J29/042Mesoporous materials having base exchange properties, e.g. Si/Al-MCM-41 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/044Iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/036Precipitation; Co-precipitation to form a gel or a cogel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/082Decomposition and pyrolysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/10Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/341Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
    • B01J37/343Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of ultrasonic wave energy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/302Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with microwaves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/722Oxidation by peroxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/18After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/308Dyes; Colorants; Fluorescent agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/02Specific form of oxidant
    • C02F2305/026Fenton's reagent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10Photocatalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种钴铁双金属原位掺杂MCM‑41催化剂及其制备方法和在降解染料废水中的应用。本发明是将正硅酸乙酯‑乙醇混合溶液逐滴加入到十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠的水溶液中,持续搅拌形成凝胶,然后将硝酸钴和硝酸铁的乙醇‑水溶液加入上述凝胶中,置于反应釜中晶化,再经过滤、洗涤、干燥和焙烧后获得骨架掺杂CoFe和的MCM‑41分子筛催化剂。本发明的催化剂可以用于降解染料废水中的甲基橙。本发明提供的CoFe/MCM‑41催化剂制备过程简单,具有良好的结构稳定性、金属在分子筛骨架中分散均匀,并且微波辐射可以促进CoFe/MCM‑41催化剂活化PMS或H2O2,能够更高效地降解甲基橙。

Description

一种钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于催化材料及有机染料废水处理技术领域,具体涉及一种铁钴双金属原位掺杂MCM-41催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着现代工业化进程的加快,过多排放含有各种有机物的工业废水对水生态环境造成了极大的破坏。印染废水成分复杂、水质变化大、可生化性差、色度高,属于典型的难降解有机工业废水。偶氮染料是染料中品种及数量最多的一类,是染料废水的主要污染物之一。
高级氧化技术(AOPs)具有氧化过程无选择性、氧化性强的特点,可通过生成活性自由基使水中难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质,其中芬顿技术和过硫酸盐氧化技术因具有较好的处理效果而被广泛应用于废水处理领域。虽然芬顿技术(Fe2+/H2O2体系)操作简单、具有强氧化性,但是该反应所需的pH条件苛刻,H2O2消耗量大,Fe2+不能重复利用且易造成二次污染,这些缺点对芬顿技术的应用产生了一定的限制。过硫酸盐氧化技术本质上是由过渡金属离子催化分解过硫酸盐产生SO4 ·-的反应,5O4 ·-比羟基自由基(·OH)具有更高的氧化还原电位,对环境pH要求不高,作用条件更加温和,选择性也更高。但研究发现,过渡金属中Co2+对PMS的活化能力最强,但均相Co2+/PMS技术同样存在催化剂不易回收的缺点,并且钴价格昂贵且毒性较大,不利于大规模应用以及环境保护。
基于芬顿技术和过硫酸盐氧化技术存在的问题,国内外学者开展了一系列研究,例如通过原位合成、共沉淀和浸渍等方法将不同金属负载于载体上,制备非均相金属催化剂来活化氧化剂降解有机污染物。MCM-41介孔材料具有规整有序的六角结构、较高的比表面积和较大的吸附容量,是优良的催化剂载体。MCM-41具有丰富的孔道结构,使得催化反应既可以发生在催化剂孔道内,又可以发生在催化剂表面,也因此在反应需要等量活性位点下使用MCM-41作为催化剂载体可大大降低载体用量。同时,MCM-41是较好的吸波材料,与微波联用有望提高催化剂的性能。目前,关于MCM-41负载活性金属的研究多集中在负载单一金属。专利CN107961811A公开了一种Fe和/或Mn负载MCM-41分子筛催化剂,并用于催化臭氧化降解甲基橙,但该催化剂采用的商业MCM-41分子筛通过浸渍法制备,不利于制备高分散和高稳定性的催化剂。发明专利CN106237974B也提供了一种用于染料降解的Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41分子筛吸附剂的制备方法,但金属掺杂仍然采用浸渍法实现,步骤较多且不利于多金属的分散。因此,选择采用原位合成方法掺杂金属来制备具有高分散度和优良稳定性的高级氧化催化剂势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂及其制备方法和在降解染料废水中的应用,利用本发明的技术方案,可以解决其他方法制备MCM-41催化剂过程复杂、稳定性差和金属分散不均匀的问题,实现制备结构更稳定、金属分散度更高以及催化效果更好的MCM-41催化剂的目的,而且制备过程简单。
为实现上述发明目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明提供了一种钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法,所述方法具体包括如下步骤:
(1)称取Fe(NO3)3·9H2O和Co(NO3)2·6H2O溶于乙醇-水混合溶液中,超声处理后制得金属前驱体溶液A;
(2)称取十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠溶于水中,在水浴条件下搅拌均匀后超声处理形成溶液B;
(3)将正硅酸乙酯-乙醇混合溶液逐滴加入到所述溶液B中,在30~40℃水浴条件下搅拌形成凝胶C,降至室温继续搅拌;
(4)将所述金属前驱体溶液A边搅拌边滴加到凝胶C中,然后转入内衬聚四氟乙烯反应釜中,升温后进行晶化反应;
(5)晶化反应结束后,将冷却至室温的反应液过滤并洗涤至中性,干燥后转入马弗炉中焙烧,制得所述MCM-41催化剂。
进一步的:所述步骤(1)中铁与钴的摩尔比为1∶1。
进一步的:所述步骤(2)中用氢氧化钠调节溶液B的pH为9~11。
进一步的:所述步骤(3)中十六烷基三甲基溴化铵与正硅酸乙酯的摩尔比为0.1~0.2∶1。
进一步的:所述步骤(4)中升温至120~150℃后晶化反应40~80h。
进一步的:所述步骤(5)中马弗炉中升温至450~600℃后焙烧6~10h。
本发明还提供了所述制备方法制得的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂。
本发明还提供了所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂在降解染料废水中的应用。
进一步的:所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂在降解过程中联合使用的氧化剂为PMS或H2O2
进一步的:所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂能与微波辐射协同降解,用于过硫酸盐氧化体系和类芬顿体系。
与现有技术相比,本发明的优点是:
(1)本发明通过骨架原位掺杂的方式制备CoFe/MCM-41催化剂,既保留了MCM-41比表面积大、孔道丰富的特点,在制备过程中也无需加入分散剂即可保证金属均匀分散在分子筛骨架中,增加了催化剂的结构稳定性,制备过程简单,降低了成本。
(2)本发明制备的CoFe/MCM-41催化剂对PMS和H2O2都有较好的催化效果,并且微波辐照可以增加催化剂对PMS和H2O2的活化效果,更高效地降解废水中的甲基橙,并且该催化剂既可以用于过硫酸盐氧化体系,还可以用于类芬顿体系,应用范围较广。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的催化剂的XRD图。
图2a为本发明实施例1制备的催化剂的SEM图。
图2b为本发明实施例1制备的催化剂的EDS图。
图3为本发明实施例1制备的催化剂的TEM图。
图4为本发明实施例1与对比例1-3催化剂降解甲基橙效率。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明,本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一、本实施例钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法包括以下步骤:
1、称取0.1182g Fe(NO3)3·9H2O和0.0804g Co(NO3)2·6H2O溶于乙醇-去离子水混合溶液中(去离子水体积5mL,乙醇为2mL),超声处理5min,制得金属前驱体溶液A。
2、称取1.216g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和0.222g氢氧化钠溶于50mL去离子水中,水浴35℃搅拌30min,超声处理2h形成溶液B。
3、35℃水热条件下边搅拌边逐滴加入6.2mL正硅酸乙酯(TEOS)-乙醇混合溶液(正硅酸乙酯体积为6.2mL,乙醇为3mL),形成凝胶C后降至室温搅拌2h。
4、将所述金属前驱体溶液A逐滴加入到凝胶C中,然后倒入内衬聚四氟乙烯反应釜中,140℃晶化60h。
5、晶化后的溶液经过滤、洗涤至中性后,80℃恒温干燥6h,干燥后的固体粉末于马弗炉中程序升温1h至550℃,恒温焙烧5h,即可制得CoFe/MCM-41催化剂。
本发明实施例1制备的CoFe/MCM-41催化剂的BET参数,比表面积为805m2/g,孔径为3.64nm,孔容为0.80cm3/g,证明所制备催化剂是具有高比表面积的介孔材料。
二、利用所述CoFe/MCM-41催化剂用于降解废水中的甲基橙的应用如下:
(1)配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,CoFe/MCM-41催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应60min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(2)配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,用盐酸调节pH为2.0,催化剂投入量为0.2g/L,H2O2投入量为40mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应180min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(3)配置50mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,微波功率为400W,反应10min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(4)配置50mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,催化剂投入量为0.2g/L,H2O2投入量为40mmol/L,微波功率为400W,反应10min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。降解率数据见表1。
图1为本发明实施例1制备的催化剂的XRD图,可以看出所制备催化剂具有高度有序二维六方介孔结构。图2a为本发明实施例1制备的催化剂的SEM图,可以看出所制备催化剂是具有不规则形状的颗粒;图2b为本发明实施例1制备的催化剂的EDS图,可以证明铁钴成功引入MCM-41骨架中。图3为本发明实施例1制备的催化剂的TEM图,可以证明铁钴金属均匀分散在MCM-41骨架中。
实施例2
一、本实施例钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法包括以下步骤:
1、称取0.1182g Fe(NO3)3·9H2O和0.0804g Co(NO3)2·6H2O溶于乙醇-去离子水混合溶液(去离子水体积5mL,乙醇为2mL),超声处理5min,制得金属前驱体溶液A。
2、称取1.621g CTAB和0.2775g氢氧化钠溶于50mL去离子水中,水浴35℃搅拌30min,超声处理2h形成溶液B。
3、40℃水热条件下边搅拌边逐滴加入正硅酸乙酯(TEOS)-乙醇混合溶液(正硅酸乙酯体积为6.2mL,乙醇为3mL),形成凝胶C后降至室温搅拌2h。
4、将金属前驱体溶液A逐滴加入到凝胶C中,将凝胶倒入内衬聚四氟乙烯反应釜中,120℃晶化72h。
5、晶化后的溶液经过滤、洗涤至中性后,80℃恒温干燥6h,干燥后的固体粉末于马弗炉中程序升温1h至500℃,恒温焙烧6h,即可制得所述CoFe/MCM-41催化剂。
二、利用所述CoFe/MCM-41催化剂用于降解废水中的甲基橙的应用如下:
(1)配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,所述CoFe/MCM-41催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应60min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(2)配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,用盐酸调节pH为2.0,所述催化剂投入量为0.2g/L,H2O2投入量为40mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应180min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(3)配置50mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,所述催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,微波功率为400W,反应10min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(4)配置50mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,所述催化剂投入量为0.2g/L,H2O2投入量为40mmol/L,微波功率为400W,反应10min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。以上降解率数据见表1。
实施例3
一、本实施例钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法包括以下步骤:
1、称取0.1182g Fe(NO3)3·9H2O和0.0804g Co(NO3)2·6H2O溶于乙醇-去离子水混合溶液(去离子水体积5mL,乙醇为2mL),超声处理5min,制得金属前驱体溶液A。
2、称取2.027g CTAB和0.2775g氢氧化钠溶于50mL去离子水中,水浴30℃搅拌30min,超声处理2h形成溶液B。
3、35℃水热条件下边搅拌边逐滴加入正硅酸乙酯(TEOS)-乙醇混合溶液(正硅酸乙酯体积为6.2mL,乙醇为3mL),形成凝胶C后降至室温搅拌2h。
4、将金属前驱体溶液A逐滴加入到凝胶C中,将凝胶C倒入内衬聚四氟乙烯反应釜中,150℃晶化48h。
5、晶化后的溶液经过滤、洗涤至中性后,80℃恒温干燥6h,干燥后的固体粉末于马弗炉中程序升温1h至600℃,恒温焙烧6h,即可制得CoFe/MCM-41催化剂。
二、利用所述CoFe/MCM-41催化剂用于降解废水中的甲基橙的应用如下:
(1)配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应60min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(2)配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,用盐酸调节pH为2.0,催化剂投入量为0.2g/L,H2O2投入量为40mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应180min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(3)配置50mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,微波功率为400W,反应10min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
(4)配置50mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,催化剂投入量为0.2g/L,H2O2投入量为40mmol/L,微波功率为400W,反应10min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。以上实验中甲基橙降解率数据见表1。
对比例1
本对比例MCM-41催化剂的制备方法包括以下步骤:
称取1.216g CTAB和0.222g氢氧化钠溶于50mL去离子水中,水浴35℃搅拌30min,超声处理2h,35℃水热条件下边搅拌边逐滴加入6.2mL正硅酸乙酯(TEOS)-乙醇混合溶液(正硅酸乙酯体积为6.2mL,乙醇为3mL),形成凝胶后降至室温搅拌2h,将金属前驱体溶液逐滴加入到凝胶中,将凝胶倒入内衬聚四氟乙烯反应釜中,140℃晶化60h。晶化后的溶液经过滤、洗涤至中性后,80℃恒温干燥6h,干燥后的固体粉末于马弗炉中程序升温1h至550℃,恒温焙烧5h,即可制得MCM-41催化剂。
配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应60min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
对比例2
本对比例铁原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法包括以下步骤:
称取0.2364g Fe(NO3)3·9H2O溶于乙醇-去离子水混合溶液中(去离子水体积5mL,乙醇为2mL),超声处理5min,制得金属前驱体溶液;称取1.216g CTAB和0.222g氢氧化钠溶于50mL去离子水中,水浴35℃搅拌30min,超声处理2h,35℃水热条件下边搅拌边逐滴加入6.2mL正硅酸乙酯(TEOS)-乙醇混合溶液(正硅酸乙酯体积为6.2mL,乙醇为3mL),形成凝胶后降至室温搅拌2h,将金属前驱体溶液逐滴加入到凝胶中,将凝胶倒入内衬聚四氟乙烯反应釜中,140℃晶化60h。晶化后的溶液经过滤、洗涤至中性后,80℃恒温干燥6h,干燥后的固体粉末于马弗炉中程序升温1h至550℃,恒温焙烧5h,即可制得Fe/MCM-41催化剂。
配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应60min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。
对比例3
本对比例钴原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法包括以下步骤:
称取0.1608g Co(NO3)2·6H2O溶于乙醇-去离子水混合溶液中(去离子水体积5mL,乙醇体积为2mL),超声处理5min,制得金属前驱体溶液;称取1.216g CTAB和0.222g氢氧化钠溶于50mL去离子水中,水浴35℃搅拌30min,超声处理2h,35℃水热条件下边搅拌边逐滴加入6.2mL正硅酸乙酯(TEOS)-乙醇混合溶液(正硅酸乙酯体积为6.2mL,乙醇为3mL),形成凝胶后降至室温搅拌2h,将金属前驱体溶液逐滴加入到凝胶中,将凝胶倒入内衬聚四氟乙烯反应釜中,140℃晶化60h。晶化后的溶液经过滤、洗涤至中性后,80℃恒温干燥6h,干燥后的固体粉末于马弗炉中程序升温1h至550℃,恒温焙烧5h即可制得Co/MCM-41催化剂。
配置500mL浓度为25mg/L甲基橙溶液,催化剂投入量为0.2g/L,PMS投入量为0.1mmol/L,在25℃恒温水浴锅中搅拌,反应60min后测定溶液中甲基橙的浓度,并计算降解率。实验结果如表1和图4所示。
表1本发明实施例1-3CoFe/MCM-41催化剂降解甲基橙的降解率
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法,其特征在于:所述方法具体包括如下步骤:
(1)称取Fe(NO3)3•9H2O和Co(NO3)2•6H2O溶于乙醇-水混合溶液中,超声处理后制得金属前驱体溶液A;
(2)称取十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠溶于水中,在水浴条件下搅拌均匀后超声处理形成溶液B;
(3)将正硅酸乙酯-乙醇混合溶液逐滴加入到所述溶液B中,在30~40℃水浴条件下搅拌形成凝胶C,降至室温继续搅拌;
(4)将所述金属前驱体溶液A边搅拌边滴加到凝胶C中,然后转入内衬聚四氟乙烯反应釜中,升温后进行晶化反应;
(5)晶化反应结束后,将冷却至室温的反应液过滤并洗涤至中性,干燥后转入马弗炉中焙烧,制得所述MCM-41催化剂。
2.根据权利要求1所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中铁与钴的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中用氢氧化钠调节溶液B的pH为9~11。
4.根据权利要求1所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中十六烷基三甲基溴化铵与正硅酸乙酯的摩尔比为0.1~0.2:1。
5.根据权利要求1所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中升温至120~150℃后晶化反应40~80 h。
6.根据权利要求1所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中马弗炉中升温至450~600 ℃后焙烧6~10 h。
7.权利要求1-6任一项制备方法制得的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂。
8.权利要求7所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂在降解染料废水中的应用。
9.根据权利要求8所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂在降解染料废水中的应用,其特征在于:所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂在降解过程中联合使用的氧化剂为PMS或H2O2
10.根据权利要求8或9所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂在降解染料废水中的应用,其特征在于:所述的钴铁双金属原位掺杂MCM-41催化剂能与微波辐射协同降解,用于过硫酸盐氧化体系和类芬顿体系。
CN201910311673.1A 2019-04-17 2019-04-17 一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用 Pending CN109999890A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910311673.1A CN109999890A (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910311673.1A CN109999890A (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109999890A true CN109999890A (zh) 2019-07-12

Family

ID=67172731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910311673.1A Pending CN109999890A (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109999890A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110975853A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 扬州大学 一种过渡金属掺杂的微米级球形二氧化硅催化剂及其制备方法
CN111054425A (zh) * 2019-11-21 2020-04-24 陕西科技大学 一种水滑石/mcm-41介孔硅复合固体碱催化剂及其原位制备方法和应用
CN111111742A (zh) * 2019-12-24 2020-05-08 太原理工大学 一种催化剂及其制备方法、去除水中溶解氧的方法
CN111215091A (zh) * 2019-11-18 2020-06-02 华侨大学 一种锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法及其应用
CN111437875A (zh) * 2020-03-24 2020-07-24 武汉科技大学 一种具有宽温度范围的铈铁分子筛基催化剂及其制备方法
CN113244920A (zh) * 2021-04-14 2021-08-13 中山大学 一种无定形氧化硅负载单原子钴催化剂及其制备方法和应用
CN115636421A (zh) * 2022-08-12 2023-01-24 湖北工程学院 一种双金属掺杂mcm-41温敏介孔分子筛及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101367528A (zh) * 2008-07-15 2009-02-18 上海应用技术学院 双金属原子改性mcm-41介孔分子筛及其制备方法
CN102744069A (zh) * 2012-07-27 2012-10-24 哈尔滨工业大学 以改性海泡石为载体的Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂的制备方法
CN105312075A (zh) * 2015-11-25 2016-02-10 北京化工大学 一种高分散双金属Pt@Fe-MCM-41催化剂及其制备方法
CN107321350A (zh) * 2017-08-09 2017-11-07 浙江省农业科学院 污泥基Co/Fe双金属复合类Fenton催化剂及其制备方法和应用
CN107570199A (zh) * 2017-07-31 2018-01-12 刘义林 Co/MCM‑41催化剂及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101367528A (zh) * 2008-07-15 2009-02-18 上海应用技术学院 双金属原子改性mcm-41介孔分子筛及其制备方法
CN102744069A (zh) * 2012-07-27 2012-10-24 哈尔滨工业大学 以改性海泡石为载体的Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂的制备方法
CN105312075A (zh) * 2015-11-25 2016-02-10 北京化工大学 一种高分散双金属Pt@Fe-MCM-41催化剂及其制备方法
CN107570199A (zh) * 2017-07-31 2018-01-12 刘义林 Co/MCM‑41催化剂及其制备方法
CN107321350A (zh) * 2017-08-09 2017-11-07 浙江省农业科学院 污泥基Co/Fe双金属复合类Fenton催化剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭薇: ""负载型铁钴双金属催化剂的制备及其催化降解 H 酸模拟废水的研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111215091A (zh) * 2019-11-18 2020-06-02 华侨大学 一种锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法及其应用
CN111054425A (zh) * 2019-11-21 2020-04-24 陕西科技大学 一种水滑石/mcm-41介孔硅复合固体碱催化剂及其原位制备方法和应用
CN111054425B (zh) * 2019-11-21 2022-12-20 陕西科技大学 一种水滑石/mcm-41介孔硅复合固体碱催化剂及其原位制备方法和应用
CN110975853A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 扬州大学 一种过渡金属掺杂的微米级球形二氧化硅催化剂及其制备方法
CN111111742A (zh) * 2019-12-24 2020-05-08 太原理工大学 一种催化剂及其制备方法、去除水中溶解氧的方法
CN111437875A (zh) * 2020-03-24 2020-07-24 武汉科技大学 一种具有宽温度范围的铈铁分子筛基催化剂及其制备方法
CN111437875B (zh) * 2020-03-24 2023-10-27 武汉科技大学 一种具有宽温度范围的铈铁分子筛基催化剂及其制备方法
CN113244920A (zh) * 2021-04-14 2021-08-13 中山大学 一种无定形氧化硅负载单原子钴催化剂及其制备方法和应用
CN115636421A (zh) * 2022-08-12 2023-01-24 湖北工程学院 一种双金属掺杂mcm-41温敏介孔分子筛及其制备方法和应用
CN115636421B (zh) * 2022-08-12 2023-12-12 湖北工程学院 一种双金属掺杂mcm-41温敏介孔分子筛及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109999890A (zh) 一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用
Cao et al. A novel Z-scheme CdS/Bi4O5Br2 heterostructure with mechanism analysis: Enhanced photocatalytic performance
Chen et al. Salt-assisted synthesis of hollow Bi2WO6 microspheres with superior photocatalytic activity for NO removal
CN104128184A (zh) 一种漂浮型CoFe2O4/TiO2/漂珠复合光催化剂及其制备方法
CN105664854A (zh) 一种生物炭负载纳米铁镍双金属材料制备方法及应用
CN106955708A (zh) 一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法
CN108993548A (zh) 一种可见光响应光催化剂及其用途、制备方法和使用方法
CN108212192A (zh) 一种光-芬顿催化剂及其制备方法
CN105642329A (zh) 一种负载型石墨相碳化氮复合材料,制备方法及其应用
Wang et al. Ag-single atoms modified S1. 66-N1. 91/TiO2-x for photocatalytic activation of peroxymonosulfate for bisphenol A degradation
CN108097261A (zh) 一种高效稳定的铁锰复合氧化物催化剂及其制备方法与应用
Qin et al. Synthesis of a high-performance silver silicate (Ag6Si2O7)/silver bromide (AgBr) photocatalyst with enhanced visible light catalytic activity for refractory organic pollutants
Guo et al. Flower-like FeMoO4@ 1T-MoS2 micro-sphere for effectively cleaning binary dyes via photo-Fenton oxidation
CN106694044B (zh) 一种氮化碳/银/Cu-BTC光催化剂的制备方法
CN106732796A (zh) 一种高效还原co2的共价有机聚合物可见光光催化剂
CN107935103A (zh) 一种银基复合光催化剂降解印染废水的处理工艺
CN107252685A (zh) 一种含羟基胺类化合物功能化磁性氧化石墨烯催化材料及其制备方法和应用
CN101733161B (zh) 壳聚糖负载金属硫化物光催化剂的光化学制备方法
CN105148944B (zh) 一种可见光催化剂及制备方法
CN106362742A (zh) 一种Ag/ZnO纳米复合物及其制备方法和应用
CN108355700A (zh) 多金属氧酸盐及其复合物、制备方法和应用
CN108144599A (zh) 一种铋基复合光催化剂降解印染废水的处理工艺
CN105921153B (zh) 一种复合光催化剂及其制备方法
CN106964333A (zh) 用于处理污水的稀土负载催化剂及其制备方法和应用以及臭氧催化氧化处理污水的方法
CN108404926A (zh) 一种无定形的钒酸铁/钒酸铋/石墨烯复合光催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190712

RJ01 Rejection of invention patent application after publication