[發明專利]一種二硫化鎢/納伯爾礦非均相類芬頓催化劑制備方法

在審

• 申請號: 202110379956.7
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113499789A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 王濱松;郝政佳;張杰
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: B01J27/049
• 分類號: B01J27/049;B01J37/04;C02F1/72;C02F101/34;C02F101/38
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本發明涉及一種非均相類芬頓催化劑制備方法，非均相類芬頓催化劑組成為二硫化鎢/納伯爾礦。利用共混法制備二硫化鎢/納伯爾礦非均相類芬頓催化劑以及二硫化鎢和納伯爾礦質量比例的調控，步驟如下：（1）二硫化鎢納米片的制備；（2）納伯爾礦的制備；（3）二硫化鎢/納伯爾礦非均相類芬頓催化劑的制備。本發明制備的一種非均相類芬頓催化劑，非均相類芬頓催化劑組成為二硫化鎢/納伯爾礦，具有更寬的pH范圍，Fe²⁺/ Fe³⁺氧化還原速率快，循環穩定性好，鐵離子浸出少，與均相芬頓比較，二硫化鎢/納伯爾礦非均相類芬頓催化劑對抗生素降解效率較高，能更加有效的去除水中抗生素。該制備方法原料易得，操作簡單。

技術領域

本發明涉及一種非均相類芬頓催化劑制備方法，類芬頓催化劑組成為二硫化鎢/納伯爾礦。

背景技術

隨著抗生素的廣泛使用，大量的抗生素排放到水體環境中對人體健康造成諸多危害。傳統的抗生素處理方法都存在處理不徹底、難生物降解、可能造成二次污染等問題。高級氧化技術中的芬頓反應對抗生素的去除有很好的效果，但傳統的芬頓催化劑存在pH范圍窄和鐵泥產生高等問題，使得芬頓反應效率較低。非均相類芬頓法因其pH范圍寬和鐵泥產生量少得到人們極大關注。納伯爾礦含有由氫氧配位的八面體鐵，八面體通過角和邊的共享連接，廣泛存在于土壤和沉積物中，不僅具有較大比表面積，且帶有羥基官能團，具有吸附污染物和活化過氧化氫的能力，納伯爾礦在非均相類芬頓體系中的應用存在Fe²⁺/ Fe³⁺氧化還原循環相對不足的問題，這會降低納伯爾礦的催化活性。

為了解決上述問題，過渡金屬硫化物受到了人們的廣泛關注。在現有的金屬硫化物中，灰黑色二硫化鎢的二維結構引起了人們極大的興趣，由于其量子局域效應，二硫化鎢更容易產生電子態的變化，不飽和的硫原子更容易脫離表面而形成硫空位，從而暴露出具有還原性的四價鎢離子。二硫化鎢的制備方法主要包括自上而下剝離法、自下而上合成法、氣相沉積法和模板法等，這些方法仍存在一些不足，如合成過程復雜、表面活性劑的使用不利于二硫化鎢納米顆粒發揮效能。我們直接利用共混法制備二硫化鎢/納伯爾礦非均相類芬頓催化劑，大大簡化非均相類芬頓催化劑的制備工藝流程和成本，具有良好的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非均相類芬頓催化劑制備方法，非均相類芬頓催化劑組成為二硫化鎢/納伯爾礦，解決了抗生素廢水的處理難題。

本發明在無表面活性劑和外加還原劑條件下，利用共混法制備一種非均相類芬頓催化劑，非均相類芬頓催化劑組成為二硫化鎢/納伯爾礦，按以下步驟進行：

（1）二硫化鎢納米片制備：在60mL的無水乙醇中加入1g六氯化鎢，再加入2g硫代乙酰胺進行磁力攪拌使之充分混合，將混合后的溶液轉移到不銹鋼高壓反應釜中，在180℃的烘箱中水熱處理24h，反應結束后自然冷卻至室溫，對合成的黑色物質分別用去離子水和無水乙醇交替清洗數次，放入烘箱中，60℃烘干6～8h得到二硫化鎢納米片；

（2）納伯爾礦的制備：將6mol/L的氫氧化鈉溶液緩慢滴定到40mL的九水合硝酸鐵溶液中，直到最終pH穩定在8±0.1，攪拌3h陳化，離心后用超純水和乙醇洗滌多次，在60℃真空干燥箱中烘干10h，磨碎后通過不銹鋼篩子篩分得到納伯爾礦固體；

（3）二硫化鎢/納伯爾礦非均相類芬頓催化劑的制備方法：采用共混法制備二硫化鎢/納伯爾礦非均相類芬頓催化劑：將0.4g的二硫化鎢納米片和0.6g的納伯爾礦加入到100mL去離子水中，超聲30min后以300r/min速度磁力攪拌10～12h，70℃烘干6～8h后使用研缽研磨后得到二硫化鎢/納伯爾礦非均相類芬頓催化劑；按質量百分數計，其組成為二硫化鎢 40%，納伯爾礦60%。

本發明的特點：

步驟（1）中的烘箱為真空干燥箱；

步驟（2）中所述九水合硝酸鐵溶液濃度為1mol/L；

步驟（2）中所述不銹鋼篩子為200目；

步驟（3）中所述不銹鋼高壓反應釜具有聚四氟乙烯內襯；