[發明專利]一種花狀鈷鉬硫微球體嵌石墨烯納米片的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201910047477.8
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109759092B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 呂來;胡春;韓沐恩;梁峻榕;黃茵梅;盧超
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J35/08;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;宋靜娜

本發明提供了一種花狀鈷鉬硫微球體嵌石墨烯納米片的制備方法及應用，所述方法用經改進的Hummers方法結合退火還原法制備的還原性氧化石墨烯作為基底和多電子配體，二水合鉬酸鈉、六水合硫酸鈷和硫脲分別作為鉬源、鈷源和硫源，通過原位摻雜的水熱過程制備目標催化劑。本發明的花狀鈷鉬硫微球體嵌石墨烯納米片催化劑無需外加能量，在水體中能夠還原水中溶解氧，原位產生H₂O₂，極大節約有機污染物的處理能耗成本，且在中性室溫條件下對于難降解的有機污染物就具有很好的降解去除效果；本發明的花狀鈷鉬硫微球體嵌石墨烯納米片催化劑在去除有機污染物的過程中具有很好的穩定性且屬于固體催化劑，便于與水分離，便于回收循環利用。

技術領域

本發明屬于納米材料制備與應用領域，具體涉及一種花狀鈷鉬硫微球體嵌石墨烯納米片的制備方法及應用。

背景技術

環境和能源是當今世界兩大熱點主題。芬頓反應的環境意義在于能夠利用其反應過程中產生的羥基自由基破壞有機污染物結構。而經典的芬頓反應由于其速率限制步驟的存在，不僅中性條件下反應活性差，而且存在嚴重的能量浪費問題。比如H₂O₂最終被無效氧化分解為氧氣，使其利用率低下；鐵離子不斷消耗，最終形成大量鐵泥，既浪費資源又增加處理能耗。為了同時解決芬頓過程中的環境和能源問題，研究者們做了大量的工作。尤其是利用各種手段提高過氧化氫利用率成為近年來該領域的研究熱點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足之處而提供一種花狀鈷鉬硫微球體嵌石墨烯納米片的制備方法及應用。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種花狀鈷鉬硫微球體嵌石墨烯納米片(CMS-rGO NSs)的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將Na₂MoO₄、CoCl₂和氧化石墨烯加入到去離子水中，攪拌混勻，得到混合體系E；

(2)將CH₄N₂S加入混合體系E中，攪拌混勻后超聲處理，在180-220℃的密閉容器中進行水熱反應，時間為20-30小時，得到混合體系F；

(3)將混合體系F用去離子水和有機溶劑交替洗滌后烘干，研磨后得到所述的花狀鈷鉬硫微球體嵌石墨烯納米片。

優選地，所述氧化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

(Ⅰ)在0℃以下的冰浴下，將石墨粉緩慢加入濃硫酸中，加入石墨粉的過程中，保持攪拌的狀態，混合均勻得到混合體系A，將NaNO₃加入混合體系A中，混合均勻得到混合體系B，將KMnO₄緩慢加入混合體系B中，混合混勻后升溫至35-38℃，攪拌1-1.5小時得到混合體系C；

(Ⅱ)向混合體系C中加入去離子水，升溫至90-100℃，攪拌1-2小時得到混合體系D；

(Ⅲ)將H₂O₂加入混合體系D中，直至混合體系D變為金褐色的懸浮液，冷卻后固液分離，用去離子水洗滌固體物質，直至洗滌液的pH為6-7，得到固體物質A，將固體物質A在50-70℃下烘干后進行共聚合退火處理，退火處理溫度為340-360℃，冷卻后得到氧化石墨烯。

本發明的方法用經改進的Hummers方法結合退火還原法合成的還原性氧化石墨烯(rGO)作為基底和多電子配體，二水合鉬酸鈉(Na₂MoO₄·2H₂O)、六水合硫酸鈷(CoCl₂·6H₂O)和硫脲(CH₄N₂S)分別作為鉬源、鈷源和硫源，通過原位摻雜的水熱過程制備目標催化劑。