[發(fā)明專利]一種污水處理催化劑及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210036702.X
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114210346A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏東蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 魏東蘭
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J27/24;B01J35/00;B01J35/06;C02F1/30
• 代理公司: 成都魚爪智云知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51308
• 代理人: 谷科均

本發(fā)明提出了污水處理催化劑及其制備方法，涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域。該催化劑的制備方法包括：將采用靜電紡絲技術(shù)制得的氮摻雜的碳納米纖維、自制被的三氧化鉬納米片、還原劑和硫源溶于N,N?二甲基甲酰胺溶劑中，通過水熱法制得1T相二硫化鉬負(fù)載的氮摻雜碳納米纖維。用上述制備方法得到的污水處理催化劑，有效性能更穩(wěn)定、光催化效率更高、可見光響應(yīng)范圍更寬、污水處理效果更顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種污水處理催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及全球工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，環(huán)境問題日益突出，水污染是眾多環(huán)境問題之一，隨著人們環(huán)保意識的加強(qiáng)及各國關(guān)于環(huán)保的法律法規(guī)的制訂，污水排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。對污水特別是難以凈化的有機(jī)污水進(jìn)行凈化處理是當(dāng)前各大有污水排放的企業(yè)面臨的一大難題。如何操作簡單，高凈化效率地對污水進(jìn)行處理，受到了業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。

目前，研究最多的光催化反應(yīng)的催化材料有二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫等。污水處理的光催化氧化法是利用催化半導(dǎo)體材料的特性，在光的照射下吸附光子起催化劑的作用，生成反應(yīng)基氧化有害化合物，并使之礦化，把有害化合物分解為二氧化碳、水和無機(jī)鹽，由于二氧化鈦對可見光利用率較低，阻礙它的進(jìn)一步利用。

因此，發(fā)展新型的可見光催化劑非常重要，而二硫化鉬是一種具有半導(dǎo)體性質(zhì)的化合物，其棱面多，催化性能方面具有比表面積大、吸附能力強(qiáng)、反應(yīng)活性高等優(yōu)點。但是，因其本身為層結(jié)構(gòu)，極易堆疊團(tuán)聚，從而造成反應(yīng)活性降低，致使其在污水處理中接觸面小，催化效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種污水處理催化劑的制備方法，該制備方法通過分步合成，采用了三氧化鉬納米片和氮摻雜的碳納米纖維作為前驅(qū)體，可以得到負(fù)載在氮摻雜的碳納米纖維的1T相二硫化鉬，使得二硫化鉬納米片不再堆疊，增大了在污水處理中與反應(yīng)物的接觸面積。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種污水處理催化劑，本發(fā)明污水處理催化劑克服了以二氧化鈦為代表的傳統(tǒng)光催化劑成本高，可見光不響應(yīng)，催化活性低、污水處理效果差等缺陷。與現(xiàn)有技術(shù)中污水處理催化劑相比，本發(fā)明公開的污水處理催化劑有效性能更穩(wěn)定、光催化效率更高、可見光響應(yīng)范圍更寬、污水處理效果更顯著。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

一種污水處理催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟A：將有機(jī)碳源溶于在溶劑中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-13％的紡絲液，再加入尿素，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆蚝螅尤腱o電紡絲機(jī)中，設(shè)置靜電紡絲電壓為20-23kv，接收距離20-25cm，推進(jìn)速率0.25ml/h-0.18ml/h，用錫箔紙收集高壓靜電紡絲制得的氮摻雜碳納米纖維前驅(qū)體，將氮摻雜的納米纖維前驅(qū)體放入管式爐中煅燒得到氮摻雜碳納米纖維；

步驟B：將步驟A所得的氮摻雜碳納米纖維紡布置于N,N-二甲基甲酰胺中超聲處理30-40min，得到混合溶液；

步驟C：向步驟B中所得混合溶液中加入三氧化鉬納米片、還原劑和硫源，攪拌均勻后加聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜放入烘箱180-220℃加熱18-24h，自然冷卻；

步驟D：待步驟C所得反應(yīng)液自然冷卻后，用二硫化碳和乙醇洗去雜質(zhì)，離心機(jī)8000-10000r/min離心，將離心產(chǎn)物放入真空烘箱50-70℃干燥4-6h,得到1T相二硫化鉬負(fù)載的氮摻雜碳納米纖維。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的實施例至少具有如下優(yōu)點或有益效果：

1.通過氮摻雜碳納米管纖維牢固負(fù)載1T二硫化鉬，使得1T二硫化鉬納米片不再層堆疊，可以暴露更多的邊緣活性位點，顯著提高了光催化活性的同時，很好地避免了1T二硫化鉬發(fā)生相變，增強(qiáng)了催化劑的穩(wěn)定，使得的光催化效果更好。