一种石墨烯基无金属芬顿催化剂、其制备方法及应用，该制备方法包括将废弃物作酸洗处理；将处理后的废弃物浸泡于含有助剂的溶液中；然后将得到的产物干燥、煅烧，即得到石墨烯基无金属芬顿催化剂。本发明中废弃物来源广泛成本低廉，大大降低了材料的制备成本；利用助剂使得获得的石墨烯中具有催化位点，具有优异的芬顿催化性能；产物具有三维宏观结构，易于固液分离；制备方法简单高效，在环境污染治理中具有广阔的应用前景。
1.一种利用废弃物制备石墨烯基无金属芬顿催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2）将步骤1）处理后的废弃物浸泡于含有助剂的溶液中，所述助剂包括苯醚菊酯、乙酸异戊酯、苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯、四氢呋喃、乙醚中的任一种或多种组合；
3）将步骤2）得到的产物干燥、煅烧，即得到石墨烯基无金属芬顿催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述废弃物包括树叶、毛发、粪便、食物残渣、废纸、果皮、秸秆中的任一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述酸包括盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的任一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸的浓度为0.01 200 mM。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸的浓度为0.1 100 mM。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述酸的浓度为0.5 50 mM。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助剂与废弃物的质量比为（0.01 1）：1。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述助剂与废弃物的质量比为（0.05 0.8）：1。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述助剂与废弃物的质量比为（0.1 0.5）：1。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述煅烧步骤是在保护气下进行的；
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛包括氮气、氩气，所述还原性气体包括氢气。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述煅烧步骤中的煅烧温度为600-1000℃，煅烧时间为6-24h；
所述金属基底中的金属包括铁、钴、铜、银、锰、镍中的任一种或多种组合。
13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述的干燥方法包括冷冻干燥。
14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）结束后步骤2）开始前烘干酸洗后的废弃物。
15.如权利要求1-14任一项所述的制备方法获得的石墨烯基无金属芬顿催化剂。
16.如权利要求15所述的石墨烯基无金属芬顿催化剂在环境治理领域中的应用。
石墨烯基无金属芬顿催化剂、其制备方法及应用
技术领域
[0001] 本发明属于环境功能材料研究领域，具体地涉及一种石墨烯基无金属芬顿催化剂、其制备方法及应用。
背景技术
[0002] 无金属芬顿催化剂由于避免了传统金属催化剂的金属泄露，并且具有优异的催化性能以及良好的环境相容性，因而得到了广泛关注。发展低成本高产量的方法获得石墨烯基无金属催化剂将进一步拓宽无金属催化剂在环境治理中的应用。
发明内容
[0003] 有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种石墨烯基无金属芬顿催化剂、其制备方法及应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
[0004] 为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种利用废弃物制备石墨烯基无金属芬顿催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0005] 1)将废弃物作酸洗处理；
[0006] 2)将步骤1)处理后的废弃物浸泡于含有助剂的溶液中；
[0007] 3)将步骤2)得到的产物干燥、煅烧，即得到石墨烯基无金属芬顿催化剂。
[0008] 作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的制备方法获得的石墨烯基无金属芬顿催化剂。
[0009] 作为本发明的又一个方面，还提供了一种如上所述的石墨烯基无金属芬顿催化剂在环境治理领域中的应用。
[0010] 基于上述技术方案可知，本发明的石墨烯基无金属芬顿催化剂、其制备方法及应用相对于现有技术至少具有以下优势之一：
[0011] (1)废弃物来源广泛成本低廉，大大降低了材料的制备成本；
[0012] (2)利用助剂使得获得的石墨烯中具有催化位点，具有优异的芬顿催化性能；
[0013] (3)产物具有三维宏观结构，易于固液分离；
[0014] (4)制备方法简单高效，在环境污染治理中具有广阔的应用前景。
附图说明
[0015] 图1为本发明实施例1中的石墨烯基无金属芬顿催化剂的光学照片图；
[0016] 图2为本发明实施例1中的石墨烯基无金属芬顿催化剂的扫描电镜图；
[0017] 图3为本发明实施例1中的石墨烯基无金属芬顿催化剂对全氟辛酸的降解效果图。
具体实施方式
[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0019] 本发明利用废弃物制备无金属芬顿催化剂，原料来源广泛成本低廉，制备过程简单产量高，获得的材料具有高效芬顿催化性能并易于固液分离，在环境治理中具有良好的应用潜力。
[0020] 本发明公开了一种利用废弃物制备石墨烯基无金属芬顿催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0021] 1)将废弃物作酸洗处理；
[0022] 2)将步骤1)处理后的废弃物浸泡于含有助剂的溶液中；
[0023] 3)将步骤2)得到的产物干燥、煅烧，即得到石墨烯基无金属芬顿催化剂。
[0024] 其中，所述废弃物包括树叶、毛发、粪便、食物残渣、废纸、果皮、秸秆中的任一种或多种组合。
[0025] 其中，步骤1)中所述酸包括盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的任一种或多种组合；
[0026] 其中，所述酸的浓度为0.01～200mM；可以为0.1～100mM或0.5～50mM。
[0027] 其中，所述助剂包括苯醚菊酯、乙酸异戊酯、苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯、四氢呋喃、乙醚中的任一种或多种组合。
[0028] 其中，所述助剂与废弃物的质量比为(0.01～1)∶1，可以为(0.05～0.8)∶1、还可以为(0.1～0.5)∶1；具体例如为0.02∶1、0.05∶1、0.1∶1、0.15∶1、0.2∶1、0.3∶1、0.4∶1、0.5∶1、0.6∶1、0.8∶1、1∶1。
[0029] 其中，步骤3)中所述煅烧步骤是在保护气下进行的；
[0030] 所述的保护气包括惰性气体或还原性气体；
[0031] 其中，所述惰性气体包括氮气、氩气，所述还原性气体包括氢气。
[0032] 其中，步骤3)中所述煅烧步骤中的煅烧温度为600-1000℃，煅烧时间为6-24h；
[0033] 其中，步骤3)中所述煅烧步骤中采用金属基底催化；
[0034] 其中，所述金属基底中的金属包括铁、钴、铜、银、锰、镍中的任一种或多种组合。
[0035] 其中，步骤3)中所述的干燥方法包括冷冻干燥。
[0036] 其中，在步骤1)结束后步骤2)开始前烘干酸洗后的废弃物。
[0037] 本发明还公开了一种如上所述的制备方法获得的石墨烯基无金属芬顿催化剂。
[0038] 本发明还公开了一种如上所述的石墨烯基无金属芬顿催化剂在环境治理领域中的应用。
[0039] 在本发明的一个示例性实施例中，公开了一种利用废弃物制备石墨烯基无金属芬顿催化剂的方法，包括如下步骤：
[0040] 1)将废弃物用酸清洗，烘干；
[0041] 2)将步骤1处理后的废弃物浸泡于含有助剂的溶液中；
[0042] 3)将步骤2得到的产物冷冻干燥、煅烧，即得到石墨烯基无金属芬顿催化剂。
[0043] 上述的制备方法中，所述废弃物包括树叶、毛发、粪便、食物残渣、废纸、果皮、秸秆等。
[0044] 上述的制备方法中，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸等有机和无机酸，酸的浓度为0.01～200mM。
[0045] 上述的制备方法中，所述助剂为苯醚菊酯、乙酸异戊酯、苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯等酯类或四氢呋喃、乙醚等醚类物质。
[0046] 上述的制备方法中，所述所述的保护气可以是氮气、氩气等惰性气体或氢气等还原气体，金属基底催化为具有铁、钴、铜、银、锰、镍等过渡金属，其中优选镍，温度为600-1000℃，时间为6-24h。
[0047] 以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
[0048] 下述实施例中使用的化学药品和原料均为市售所得或通过公知的制备方法自制得到。
[0049] 实施例1
[0050] 本实施例中石墨烯基无金属芬顿催化剂，具体制备步骤如下：
[0051] 将银杏叶在15％的稀盐酸中浸泡10min，取出银杏叶在40℃下烘干，将0.5g样品和浸泡于25mL含有0.2g苯醚菊酯的乙醇溶液中浸泡12h，之后将样品从溶液中取出并冷冻干燥。将干燥后的样品包裹于镍基底中800℃下氮气保护煅烧6h。即可获得石墨烯基无金属芬顿催化剂。该石墨烯基无金属芬顿催化剂光学照片如图1所示，可见样品具有三维宏观体结构，易于固液分离。该石墨烯基无金属芬顿催化剂的扫描电镜照片如图2所示，可见样品具有规则的多孔结构。该石墨烯基无金属芬顿催化剂对于难降解有机物全氟辛酸的降解效果如图3所示，2小时内即可达到去除率97％和脱氟率38％，可见石墨烯基无金属芬顿催化剂对难降解有机物具有优异的去除效果。
[0052] 实施例2
[0053] 将羽毛5％的稀硫酸中浸泡10min，取出羽毛在40℃下烘干，将0.8g样品和浸泡于25mL含有0.8g四氢呋喃的水溶液中浸泡12h，之后将样品从溶液中取出并冷冻干燥。将干燥后的样品包裹于镍基底中500℃下氮气保护煅烧6h。即可获得石墨烯基无金属芬顿催化剂。
样品的比表面积高达320m2/g，对全氟辛酸的去除率为92％。
[0054] 实施例3
[0055] 将废纸在20％的硝酸中浸泡10min，取出废纸在40℃下烘干，将0.5g样品和浸泡于25mL含有5ml乙醚的水溶液中浸泡12h，之后将样品从溶液中取出并冷冻干燥。将干燥后的样品包裹于镍基底中800℃下氮气保护煅烧12h。即可获得石墨烯基无金属芬顿催化剂。样品的比表面积高达240m2/g，对全氟辛酸的去除率为86％。
[0056] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
