CN113209981B - 一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜及其制备方法与应用。该方法包括以下步骤:(1)对钛基体进行打磨、清洗、干燥;(2)配制含有磷钨酸、亚铁氰化钾、磷酸钠的碱性电解液;(3)利用等离子体电解氧化技术在钛基体表面制备载体膜;(4)配置硝酸铁溶液作为浸渍液;(5)将步骤(3)中制得的载体膜放入浸渍液中浸渍,取出烘干、煅烧,得到光芬顿催化膜。将本发明制得的光芬顿催化膜用于光助非均相芬顿反应,实现苯酚的催化降解,有较高的可见光利用效率和催化效率。本发明的光芬顿催化膜具有活性组分含量高、原料与工艺绿色环保、制备操作简单、催化性能佳等优点,应用前景较好。
Description
技术领域
本发明属于膜催化领域,具体涉及一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜及其制备方法与应用。
背景技术
等离子体电解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation,PEO)是一种在阳极氧化的基础上发展而来的,对于阀金属(Valve Metals,如Al、Ti、Mg等)在放电状态下的表面处理技术。理论上,只要是溶液可及之处,运用该技术,均可在阀金属表面原位生成结合力强、厚度范围可控、耐腐蚀、耐磨损的氧化陶瓷膜。其膜层具有表面发达、生物相容性、耐高温、形貌和组分易于调控等特点,等离子体电解氧化技术作为一种功能性涂层制备方法,在光催化领域有良好的应用潜力。但是,该技术也存在催化膜层组分单一,活性成分含量较低,催化应用受限,催化效果不佳等不足。
非均相类芬顿催化技术,作为芬顿氧化法基础上发展而来的一种高级氧化技术(Advanced Oxidation Process,简称AOP),采用含铁固体物质或载体固定铁离子作为催化剂,与过氧化氢混合,在一定pH下产生的强氧化性羟基自由基来氧化降解难生物处理的有机污染物。该技术克服了均相芬顿氧化法产生大量难处理含铁污泥的缺点,但同时也面临过氧化氢利用效率低、催化降解效率不高、粉体催化剂分离回收困难等问题。
光芬顿催化膜,将光催化膜层与非均相芬顿催化剂相结合,有效提升催化效率的同时,也避免了粉体催化剂分离回收困难的问题。等离子体电解氧化的后处理技术,作为对膜层的调整改善技术,可以有效增加所需活性组分的含量,改变膜层形貌,从而提升膜层催化性能。鉴于此,本发明介绍了一种在钛基体表面,将等离子体电解氧化技术与浸渍-煅烧技术耦合,制备多组分复合光芬顿催化膜的方法。制备出的膜层与基体结合能力强,催化活性高,易于回收。
现有技术存在以下不足:①膜层制备过程需要用到的铸膜液成分复杂:聚乙烯毗咯烷酮、聚乙二醇、氯化埋、氯化按、硝酸钠或四氢吠喃等添加剂、PVDF 粉末、铁的化合物。其中一些有机试剂具有毒性、难以降解,不够绿色环保。②制备的催化膜层仅发生非均相芬顿反应,且膜层中大量组分并不具备催化活性,对废水处理中有机物降解的效率有限(张瑛洁,马军,李莉,张丽,刘国瑞,刘增贺.一种类芬顿催化膜的制备方法[P].黑龙江:CN102029190A,2011-04-27.)。
发明内容
本发明的目的是针对等离子体电解氧化催化膜的催化效率低、现有类芬顿催化剂回收困难这两个问题,提供了一种简单可靠的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜及其制备方法与应用。
本发明通过选用碱性复合电解液,控制等离子体电解氧化工艺参数,制备出多孔的载体膜层,并采用浸渍-煅烧的方法在载体膜表面负载羟基氧化铁,最终获得一种铁含量高、光催化性能佳、结构良好的复合光芬顿催化膜。
本发明的膜层制备采用等离子体电解氧化技术,电解液成分简单,以三种盐(磷钨酸、亚铁氰化钾、磷酸钠)为溶质,以去离子水为溶剂。膜层的后处理采用浸渍-煅烧技术,浸渍液以硝酸铁为溶质,以去离子水为溶剂。膜层制备使用的原料无毒无害,工艺简单,整个过程绿色环保。
本发明制备的膜层主要由FeOOH、Fe3O4、WO3、TiO2构成,均为催化活性组分,在可见光的条件下,就可以同时发生半导体光催化反应与非均相芬顿反应,二者互相促进、具有协同作用(具体机理见后文的反应式),对苯酚的降解性能优异。
本发明的目的是通过如下方案来实现。
一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的制备方法,步骤如下:
(1)钛基体预处理:将钛基体打磨、清洗、干燥;
(2)配置碱性电解液:将磷钨酸、亚铁氰化钾、磷酸钠溶解于去离子水中,混合,得到碱性电解液;
(3)等离子体电解氧化制备载体膜:将步骤(1)中干燥后的钛基体连接到直流电源的阳极,不锈钢片连接电源阴极,将阴极、阳极浸泡在步骤(2)配置的碱性电解液中,对阴极、阳极间施加电压,进行等离子体电解氧化处理,在钛基体表面得到载体膜,取下含载体膜的钛基体,用去离子水冲洗并干燥;
(4)配置浸渍液:将硝酸铁溶解于去离子水中,得到浸渍液;
(5)浸渍与干燥:将步骤(3)中得到的载体膜,放入步骤(4)中得到的浸渍液中浸渍,取出后干燥,得到浸渍后的载体膜;
(6)煅烧:将步骤(5)中浸渍后的载体膜进行煅烧,得到 FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜。
优选的,步骤(2)所述碱性电解液中磷钨酸、亚铁氰化钾、磷酸钠的浓度分别为0.5-3g/L、2-8g/L、12-16g/L。
优选的,步骤(3)所述等离子体电解氧化的电压为240V-360V,时间为 5-20min。
优选的,步骤(1)所述钛基体为牌号TA1的纯钛;所述打磨为锉刀和砂纸逐级打磨;更优选的,所述砂纸为500目砂纸、1000目砂纸。去除基体表面的污渍与氧化层,使其平整光滑。
优选的,步骤(1)所述清洗为依次用去离子水、无水乙醇超声清洗;更优选的,所述超声的时间为5min以上,所述超声清洗后用无水乙醇冲洗。
优选的,步骤(1)所述干燥为电吹风暖风干燥。
优选的,步骤(3)所述碱性电解液在双层玻璃反应器中,所述双层玻璃反应器的夹层中循环冷却水的水温是29-31℃。
优选的,步骤(4)所述浸渍液中硝酸铁的浓度为0.05-0.2mol/L。
优选的,步骤(5)所述浸渍的时间为0.5-2h,浸渍的温度为30-50℃。
优选的,步骤(6)所述煅烧的温度为100-300℃,煅烧的时间为1-5h;所述煅烧在马弗炉中进行。
上述的制备方法制得的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜。该催化膜为多孔结构,表层均匀负载含量较多的羟基氧化铁。
上述的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜在催化苯酚降解中的应用,步骤如下:
(1)将苯酚溶液加酸调节pH=3-5,放入光催化反应器中,加入 FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜,在避光下搅拌;
(2)进行光照同时滴加过氧化氢溶液,进行光助非均相芬顿反应降解苯酚。
优选的,步骤(1)所述苯酚溶液浓度是20-100mg/L,所述光芬顿催化膜的面积和苯酚溶液的体积比为3-6:50cm2/mL,所述搅拌的时间是0.5~1h。
优选的,步骤(2)所述光照使用高压汞灯,并附加滤光片滤去波长420nm 以下的部分;以滤去光源中的紫外光部分,仅留下可见光部分。更优选的,所述高压汞灯功率是80-120W,置于反应器正上方,与液面距离20-30cm;
优选的,步骤(2)所述滴加过氧化氢溶液后,过氧化氢在反应溶液中的浓度5-20mmol/L。
本发明的催化膜催化原理为非均相芬顿反应与半导体光催化的协同作用,即光芬顿催化作用。
非均相芬顿反应涉及三价铁和二价铁的转换循环,同时过氧化氢被分解产生羟基自由基和活性氧基团,羟基自由基具有很高的氧化电位(2.8eV),可以将苯酚等有机物氧化降解,并最终矿化为二氧化碳和水。具体反应如下:
≡FeⅡ+H2O2→≡FeⅢ+·OH+OH-
≡FeⅢ+H2O2→≡FeⅡ+HO2·+H+
≡FeⅢ+HO2·→≡FeⅡ+O2+H+
有机物+·OH→CO2+H2O
光催化反应是半导体在光照的激发下,价带上的电子被激发,越过禁带进入导带,同时在价带上产生相应的空穴,即生成电子/空穴对。光生空穴具有强氧化性,可以直接氧化有机物,也可以与水反应生成·OH;光生电子是一种强还原剂,可以与O2、H2O2反应生成O2·-、·OH,也可以还原≡FeⅢ为≡FeⅡ,促进非均相芬顿反应进行。半导体光催化激发的光生空穴和光生电子在催化剂表面被消耗,减少了电子/空穴对的复合,促进光催化反应的进行。具体反应如下:
半导体+hv→半导体(eCB -+hVB +)
hVB ++H2O→·OH+H+
hVB ++OH-→·OH
eCB -+O2→O2·-
eCB -+H2O2→·OH+OH-
eCB -+≡FeⅢ→≡FeⅡ
eCB -+hVB +→半导体+热
本发明相比于现有技术具有以下有益效果:
(1)本发明制备的催化膜为多孔嵌套结构,表面具有许多大小不一的纳米球状结构,膜层表面积大,有利于催化反应的进行;
(2)本发明制备的催化膜通过电解液配方调整和浸渍-煅烧的后处理方式,引入了钨元素和较多铁元素,制备工艺简单、易控,活性组分分布均匀、含量较多,FeOOH、Fe3O4、WO3和TiO2的半导体复合可以减小带隙,提升对于可见光的利用效率。因此,本发明制备的催化膜具有优异的非均相芬顿反应的催化效率;
(3)本发明制备的催化膜表层铁含量高,膜层内二氧化钛与氧化钨、四氧化三铁复合,实现半导体掺杂,在可见光的条件下,光助非均相芬顿反应降解苯酚的效率高,相比粉末催化剂,催化膜层具有易于分离和回收的特点,有较佳的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的SEM表观形貌图。
图2为实施例1制备的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的XPS图谱及元素含量表。
图3为实施例1制备的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的XRD图谱。
图4为实施例1制备的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜对苯酚的降解效果图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式和保护范围不限于此。
实施例1
一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的制备方法,具体包括以下工艺步骤:
(1)钛基体预处理:依次采用锉刀、500目砂纸、1000目砂纸打磨牌号TA1 的纯钛基体,去除基体表面的污渍与氧化层,使其平整光滑,再依次用去离子水、无水乙醇超声清洗5min,并采用无水乙醇冲洗,置于暖风中干燥;
(2)配置碱性电解液:将2g磷钨酸、6g亚铁氰化钾、14g磷酸钠溶解于去离子水中,混合均匀,定容至1L,得到磷钨酸、亚铁氰化钾、磷酸钠的浓度分别为2g/L、6g/L、14g/L的碱性电解液;
(3)等离子体电解氧化制备载体膜:将步骤(1)中干燥后的基体连接到直流电源的阳极,不锈钢片连接电源阴极,将阴极、阳极浸泡在装有电解液的双层玻璃反应器中,调节反应器夹层中循环冷却水的水温是29-31℃,然后对阴极、阳极间施加电压,于280V电压下进行等离子体电解氧化处理,反应时间 10min,在基体表面得到载体膜,取下含载体膜的基体,用去离子水冲洗并干燥;
(4)配置浸渍液:将20.2g九水合硝酸铁溶解于去离子水中,定容至0.5L,得到0.1mol/L硝酸铁浸渍液;
(5)浸渍与干燥:将步骤(3)中得到的载体膜以面积计为3cm2,放入步骤(4)中得到的浸渍液中,在40℃恒温下浸泡1h,取出后用烘箱干燥,得到浸渍后的载体膜;
(6)马弗炉煅烧:将步骤(5)中浸渍后的载体膜放入马弗炉,在200℃下煅烧,煅烧时间3h,得到FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜。
上述制备的催化膜在降解苯酚溶液中的应用,具体步骤如下:
(1)取50mL浓度为50mg/L苯酚溶液,加酸调节pH=4,放入光催化反应器中,同时加入以面积计6cm2的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜,然后盖上420nm紫外截止滤光片,前截止、后通过,以便之后滤去光源中的紫外光部分,在避光条件下磁力搅拌0.5h,达到吸附—脱附平衡;
(2)将功率为100W的高压汞灯置于反应器正上方与液面距离20cm处,作为光源由上而下照射,同时滴加过氧化氢溶液,使得过氧化氢在反应溶液中的浓度是9.8mmol/L,进行光助非均相芬顿反应降解苯酚;
(3)每隔0.5h取样,采用4-氨基安替比林法分光光度法,用岛津UV-2450 分光光度计测定溶液的吸光度,再根据标准曲线换算成苯酚浓度,计算得出苯酚降解率。
本实施制备的光芬顿催化膜为表面具有许多纳米球状结构的多孔嵌套膜层 (如图1),含有O、P、Ti、Fe、W元素(如图2),表面含有二氧化钛和羟基氧化铁晶体(如图3),可见光下苯酚降解率在2h内可达97.5%(如图4)。
实施例2
一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的制备方法,具体包括以下工艺步骤:
(1)钛基体预处理:依次采用锉刀、500目砂纸、1000目砂纸打磨牌号TA1 的纯钛基体,去除基体表面的污渍与氧化层,使其平整光滑,再依次用去离子水、无水乙醇超声清洗5min,并采用无水乙醇冲洗,置于暖风中干燥;
(2)配置碱性电解液:将0.5g磷钨酸、6g亚铁氰化钾、14g磷酸钠溶解于去离子水中,混合均匀,定容至1L,得到磷钨酸、亚铁氰化钾、磷酸钠的浓度分别为0.5g/L、6g/L、14g/L的碱性电解液;
(3)等离子体电解氧化制备载体膜:将步骤(1)中干燥后的基体连接到直流电源的阳极,不锈钢片连接电源阴极,将阴极、阳极浸泡在装有电解液的双层玻璃反应器中,调节反应器夹层中循环冷却水的水温是29-31℃,然后对阴极、阳极间施加电压,于310V电压下进行等离子体电解氧化处理,反应时间 10min,在基体表面得到载体膜,取下含载体膜的基体,用去离子水冲洗并干燥;
(4)配置浸渍液:将20.2g九水合硝酸铁溶解于去离子水中,定容至0.5L,得到0.1mol/L硝酸铁浸渍液;
(5)浸渍与干燥:将步骤(3)中得到的载体膜以面积计为3cm2,放入步骤(4)中得到的浸渍液中,在40℃恒温下浸泡1h,取出后用烘箱干燥,得到浸渍后的载体膜;
(6)马弗炉煅烧:将步骤(5)中浸渍后的载体膜放入马弗炉,在200℃下煅烧,煅烧时间3h,得到FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜。
上述制备的催化膜在降解苯酚溶液中的应用,具体步骤如下:
(1)取50mL浓度为50mg/L苯酚溶液,加酸调节pH=4,放入光催化反应器中,同时加入以面积计6cm2的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜,然后盖上420nm紫外截止滤光片,前截止、后通过,以便之后滤去光源中的紫外光部分,在避光条件下磁力搅拌0.5h,达到吸附—脱附平衡;
(2)将功率为100W的高压汞灯置于反应器正上方与液面距离20cm处,作为光源由上而下照射,同时滴加过氧化氢溶液,使得过氧化氢在反应溶液中的浓度是9.8mmol/L,进行光助非均相芬顿反应降解苯酚;
(3)每隔0.5h取样,采用4-氨基安替比林法分光光度法,用岛津UV-2450 分光光度计测定溶液的吸光度,再根据标准曲线换算成苯酚浓度,计算得出苯酚降解率。
本实施制备的光芬顿催化膜为表面具有许多纳米球状结构的多孔嵌套膜层,含有O、P、Ti、Fe、W元素,表面含有二氧化钛和羟基氧化铁晶体,可见光下苯酚降解率在2h内可达89.3%。
实施例3
一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的制备方法,具体包括以下工艺步骤:
(1)钛基体预处理:依次采用锉刀、500目砂纸、1000目砂纸打磨牌号TA1 的纯钛基体,去除基体表面的污渍与氧化层,使其平整光滑,再依次用去离子水、无水乙醇超声清洗5min,并采用无水乙醇冲洗,置于暖风中干燥;
(2)配置碱性电解液:将2g磷钨酸、6g亚铁氰化钾、14g磷酸钠溶解于去离子水中,混合均匀,定容至1L,得到磷钨酸、亚铁氰化钾、磷酸钠的浓度分别为2g/L、6g/L、14g/L的碱性电解液;
(3)等离子体电解氧化制备载体膜:将步骤(1)中干燥后的基体连接到直流电源的阳极,不锈钢片连接电源阴极,将阴极、阳极浸泡在装有电解液的双层玻璃反应器中,调节反应器夹层中循环冷却水的水温是29-31℃,然后对阴极、阳极间施加电压,于280V电压下进行等离子体电解氧化处理,反应时间10min,在基体表面得到载体膜,取下含载体膜的基体,用去离子水冲洗并干燥;
(4)配置浸渍液:将10.1g九水合硝酸铁溶解于去离子水中,定容至0.5L,得到0.05mol/L硝酸铁浸渍液;
(5)浸渍与干燥:将步骤(3)中得到的载体膜以面积计为3cm2,放入步骤(4)中得到的浸渍液中,在40℃恒温下浸泡1h,取出后用烘箱干燥,得到浸渍后的载体膜;
(6)马弗炉煅烧:将步骤(5)中浸渍后的载体膜放入马弗炉,在200℃下煅烧,煅烧时间3h,得到FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜。
上述制备的催化膜在降解苯酚溶液中的应用,具体步骤如下:
(1)取50mL浓度为50mg/L苯酚溶液,加酸调节pH=4,放入光催化反应器中,同时加入以面积计6cm2的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜,然后盖上420nm紫外截止滤光片,前截止、后通过,以便之后滤去光源中的紫外光部分,在避光条件下磁力搅拌0.5h,达到吸附—脱附平衡;
(2)将功率为100W的高压汞灯置于反应器正上方与液面距离20cm处,作为光源由上而下照射,同时滴加过氧化氢溶液,使得过氧化氢在反应溶液中的浓度是9.8mmol/L,进行光助非均相芬顿反应降解苯酚;
(3)每隔0.5h取样,采用4-氨基安替比林法分光光度法,用岛津UV-2450 分光光度计测定溶液的吸光度,再根据标准曲线换算成苯酚浓度,计算得出苯酚降解率。
本实施制备的光芬顿催化膜为表面具有许多纳米球状结构的多孔嵌套膜层,含有O、P、Ti、Fe、W元素,表面含有二氧化钛和羟基氧化铁晶体,可见光下苯酚降解率在2h内可达92.3%。
实施例4
一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的制备方法,具体包括以下工艺步骤:
(1)钛基体预处理:依次采用锉刀、500目砂纸、1000目砂纸打磨牌号TA1 的纯钛基体,去除基体表面的污渍与氧化层,使其平整光滑,再依次用去离子水、无水乙醇超声清洗5min,并采用无水乙醇冲洗,置于暖风中干燥;
(2)配置碱性电解液:将2g磷钨酸、6g亚铁氰化钾、14g磷酸钠溶解于去离子水中,混合均匀,定容至1L,得到磷钨酸、亚铁氰化钾、磷酸钠的浓度分别为2g/L、6g/L、14g/L的碱性电解液;
(3)等离子体电解氧化制备载体膜:将步骤(1)中干燥后的基体连接到直流电源的阳极,不锈钢片连接电源阴极,将阴极、阳极浸泡在装有电解液的双层玻璃反应器中,调节反应器夹层中循环冷却水的水温是29-31℃,然后对阴极、阳极间施加电压,于280V电压下进行等离子体电解氧化处理,反应时间 10min,在基体表面得到载体膜,取下含载体膜的基体,用去离子水冲洗并干燥;
(4)配置浸渍液:将20.2g九水合硝酸铁溶解于去离子水中,定容至0.5L,得到0.1mol/L硝酸铁浸渍液;
(5)浸渍与干燥:将步骤(3)中得到的载体膜以面积计为3cm2,放入步骤(4)中得到的浸渍液中,在40℃恒温下浸泡1h,取出后用烘箱干燥,得到浸渍后的载体膜;
(6)马弗炉煅烧:将步骤(5)中浸渍后的载体膜放入马弗炉,在100℃下煅烧,煅烧时间3h,得到FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜。
上述制备的催化膜在降解苯酚溶液中的应用,具体步骤如下:
(1)取50mL浓度为50mg/L苯酚溶液,加酸调节pH=4,放入光催化反应器中,同时加入以面积计6cm2的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜,然后盖上420nm紫外截止滤光片,前截止、后通过,以便之后滤去光源中的紫外光部分,在避光条件下磁力搅拌0.5h,达到吸附—脱附平衡;
(2)将功率为100W的高压汞灯置于反应器正上方与液面距离20cm处,作为光源由上而下照射,同时滴加过氧化氢溶液,使得过氧化氢在反应溶液中的浓度是9.8mmol/L,进行光助非均相芬顿反应降解苯酚;
(3)每隔0.5h取样,采用4-氨基安替比林法分光光度法,用岛津UV-2450 分光光度计测定溶液的吸光度,再根据标准曲线换算成苯酚浓度,计算得出苯酚降解率。
本实施制备的光芬顿催化膜为表面具有许多纳米球状结构的多孔嵌套膜层,含有O、P、Ti、Fe、W元素,表面含有二氧化钛和羟基氧化铁晶体,可见光下苯酚降解率在2h内可达94.0%。
以上实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的制备方法,其特征在于,步骤如下:
(1)钛基体预处理:将钛基体打磨、清洗和干燥;
(2)配置碱性电解液:将磷钨酸、亚铁氰化钾和磷酸钠溶解于去离子水中,混合,得到碱性电解液;所述碱性电解液中磷钨酸、亚铁氰化钾和磷酸钠的浓度分别为0.5-3g/L、2-8g/L和12-16g/L;
(3)等离子体电解氧化制备载体膜:将步骤(1)中干燥后的钛基体连接到直流电源的阳极,不锈钢片连接电源阴极,将阴极和阳极浸泡在步骤(2)配置的碱性电解液中,对阴极和阳极间施加电压,进行等离子体电解氧化处理,在钛基体表面得到载体膜,取下含载体膜的钛基体,用去离子水冲洗并干燥;所述等离子体电解氧化的电压为240V-360V,时间为5-20min;
(4)配置浸渍液:将硝酸铁溶解于去离子水中,得到浸渍液;所述浸渍液中硝酸铁的浓度为0.05-0.2mol/L;
(5)浸渍与干燥:将步骤(3)中得到的含载体膜的钛基体,放入步骤(4)中得到的浸渍液中浸渍,取出后干燥,得到浸渍后的含载体膜的钛基体;所述浸渍的时间为0.5-2h,浸渍的温度为30-50℃;
(6)煅烧:将步骤(5)中浸渍后的含载体膜的钛基体进行煅烧,得到FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜;所述煅烧的温度为100-300℃,煅烧的时间为1-5h。
2.根据权利要求1所述的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的制备方法,其特征在于,
步骤(1)所述钛基体为牌号TA1的纯钛;所述打磨为锉刀和砂纸逐级打磨;所述清洗为依次用去离子水和无水乙醇超声清洗;所述干燥为电吹风暖风干燥;
步骤(3)所述碱性电解液在双层玻璃反应器中,所述双层玻璃反应器的夹层中循环冷却水的水温是29-31℃。
3.根据权利要求1所述的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜的制备方法,其特征在于,步骤(6)所述煅烧在马弗炉中进行。
4.权利要求1-3任一项所述的制备方法制得的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜。
5.权利要求4所述的FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜在催化苯酚降解中的应用,其特征在于,步骤如下:
(1)将苯酚溶液加酸调节pH=3-5,放入光催化反应器中,加入FeOOH/Fe3O4/WO3/TiO2光芬顿催化膜,在避光下搅拌;
(2)进行光照同时滴加过氧化氢溶液,进行光助非均相芬顿反应降解苯酚。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,步骤(1)所述苯酚溶液浓度是20-100mg/L,所述光芬顿催化膜的面积和苯酚溶液的体积比为(3-6):50cm2/mL,所述搅拌的时间是0.5~1h。
7.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,步骤(2)所述光照使用高压汞灯,并附加滤光片滤去波长420 nm以下的部分;所述高压汞灯功率是80-120W,置于光催化反应器正上方,与液面距离20-30cm;
步骤(2)所述滴加过氧化氢溶液后,过氧化氢在反应溶液中的浓度5-20mmol/L。
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