本发明涉及水处理，更具体地，涉及一种压电复合催化剂及其制备方法和应用。
背景技术：
1、近年来，随着现代工业的迅速发展，水环境中的各类有机污染物种类日益增多，如染料、抗生素、内分泌干扰物等，难以通过常规水处理工艺去除，对生态系统和人类健康造成潜在威胁。采用传统的物理法处理技术如混凝、吸附、膜过滤等虽对部分有机污染物有良好的处理效果，但这些物理方法只能将有机污染物进行转移，而不能实现污染物的转化。因此，探索高效的方法处理水中有机污染物已成为当前重要的研究课题。高级氧化技术能够通过活性氧物种的形成实现污染物的氧化降解甚至矿化。其中，过硫酸盐高级氧化技术采用过硫酸盐固体作为氧化剂，和液体氧化剂相比更容易储存和运输，在水中有机污染物处理领域得到了广泛应用。
2、尽管单独使用过硫酸盐即可实现部分有机污染物的直接氧化，但其过程中产生较多的有机副产物。为了提高降解深度，还需活化过硫酸盐以形成硫酸根自由基、羟基自由基、单线态氧等氧化能力更强的物种。考虑到均相催化剂不易回收的特点，研究者致力于开发各类新型非均相催化剂以促进有机污染物的降解。但催化剂在多次使用后往往出现活性的下降，主要原因是其化学结构的变化。由于高价态金属如fe(iii)、co(iii)等与过硫酸盐的反应速率远低于相应的低价态金属fe(ii)、co(ii)，反应后催化剂中活性较高的低价态金属比例往往降低，导致催化活性的下降。此外，反应后残留在催化剂表面的有机污染物覆盖了催化活性位点，也会导致催化活性的下降。同时，催化活性的下降导致催化剂在复用时具有较差的稳定性，实际应用受到限制。
3、近年来，将压电场引入过硫酸盐高级氧化过程构建的压电/催化剂/过硫酸盐体系受到研究者的关注。这一反应体系中，外力作用下的催化剂晶格内原子位错引起正负电荷中心偏移形成压电场，进而导致电子和空穴的分离，分离形成的电子进一步与过硫酸盐作用形成多种活性氧物种。压电催化中最常用的催化剂为钛酸钡，但钛酸钡不具备直接活化过硫酸盐的能力，因此降解效果较差。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种压电复合催化剂及其制备方法和应用，通过一锅法制备得到的压电复合催化剂具有优异的催化活性和稳定性。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
3、一种压电复合催化剂，包括以下重量百分比的组分：5wt.％～90wt.％的钛酸钡、5wt.％～90wt.％的四氧二铁酸钴和0.5wt.％～50wt.％的氧化碳纳米管。
4、本发明还提供了一种如上述的压电复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
5、将碳纳米管进行氧化处理，得到氧化碳纳米管；
6、将所述氧化碳纳米管、钴源、铁源、钡源、钛源、碱源和溶剂进行混合，得到混合液；
7、将所述混合液进行溶剂热反应后，经洗涤、干燥，得到所述压电复合催化剂。
8、本发明还提供了一种如上述的压电复合催化剂或如权利要求3-8中任意一项所述的制备方法得到的压电复合催化剂在水中有机污染物压电催化降解处理中的应用。
9、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
10、(1)本发明所提供的压电复合催化剂中的钛酸钡具有压电催化作用，其在压电催化作用下所形成的电子可以和过硫酸盐作用，形成强氧化能力性的活性氧物种；四氧二铁酸钴具有金属催化作用，可以活化过硫酸盐形成更多氧化能力强的活性氧物种；氧化碳纳米管具有丰富的表面积，可以吸附聚集有机污染物，有利于有机污染物与活性氧物种之间氧化反应的进行；因此，复合催化剂通过将钛酸钡、四氧二铁酸钴和氧化碳纳米管三种组分协同作用，具有更好的催化活性。
11、(2)本发明所提供的压电复合催化剂中的钛酸钡通过压电催化作用形成的电子可原位还原高价态金属，促进四氧二铁酸钴的金属价态循环；压电复合催化剂中的氧化碳纳米管长径比高，具有良好的导电性，可作为连接钛酸钡与四氧二铁酸钴两者的桥梁，沟通了两者之间的电子传递，提高了上述原位还原作用的效率；因此，复合催化剂通过将钛酸钡、四氧二铁酸钴和氧化碳纳米管三种组分协同作用，有效解决了现有技术中的催化剂在多次使用后由于活性较高的低价态金属比例降低所导致其活性下降的问题，从而具有更好的稳定性。
12、(3)本发明所提供的压电复合催化剂采用一锅法制备，制备流程简单，制备得到的压电复合催化剂中各组分混合均匀，联系紧密，有利于各组分间协同作用提升复合催化剂的活性和稳定性。
13、(4)本发明所提供的压电复合催化剂中的四氧二铁酸钴具有磁性，在反应结束后可直接通过磁性分离将催化剂和反应液分开，省去了粉末催化剂使用时所需要的离心、过滤等多步骤分离流程，由于本发明的压电复合催化剂采用一锅法制备而成，各组分混合均匀，联系紧密，磁性分离时各组分可一同分离出来，保证了分离效果。
1.一种压电复合催化剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：
2.根据权利要求1所述的压电复合催化剂，其特征在于，所述氧化碳纳米管的比表面积60m2/g～1000m2/g；
3.一种如权利要求1-2中任意一项所述的压电复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钴源包括硝酸钴、氯化钴、乙酸钴和硫酸钴中的一种或两种以上；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钴源以钴元素计和所述铁源以铁元素计的物质的量的比为(0.25～2):1；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，加入所述碱源调节溶液的ph≥7。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为120℃～250℃；所述溶剂热反应的时间为2h～72h。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤采用的洗涤剂包括水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇和丙酮中的一种或两种以上；
9.一种如权利要求1-2中任意一项所述的压电复合催化剂或如权利要求3-8中任意一项所述的制备方法得到的压电复合催化剂在水中有机污染物压电催化降解处理中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用方法包括：
