[發明專利]一種硫摻雜碳骨架包裹八硫化七鐵納米顆粒雙反應中心類芬頓催化劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202210224003.8
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114588917B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 姚忠平;張笑;王亞輝;郝悅;宋平;姜兆華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J27/043
• 分類號: B01J27/043;B01J37/10;B01J37/06;B01J37/08;B01J37/20;C02F1/72;C02F101/38;C02F101/34
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種硫摻雜碳骨架包裹八硫化七鐵納米顆粒雙反應中心類芬頓催化劑的制備方法及應用，它涉及一種類芬頓催化劑的制備方法及應用。本發明的目的是要解決現有類Fenton催化劑面臨的金屬離子浸出、穩定性差、易團聚和反應pH范圍窄的問題。方法：首先制備MIL?101(Fe)前驅體，然后煅燒硫化，得到硫摻雜碳骨架包裹八硫化七鐵納米顆粒雙反應中心類芬頓催化劑。一種硫摻雜碳骨架包裹八硫化七鐵納米顆粒雙反應中心類芬頓催化劑用于降解抗生素。中性條件下對鹽酸四環素、諾氟沙星和阿莫西林在40min內的降解率分別可達到了100％、97.8％和98.9％，循環5次后，阿莫西林的去除率仍能保持在91.1％。

技術領域

本發明涉及一種類芬頓催化劑的制備方法及應用。

背景技術

抗生素排放引起的生態風險不容樂觀。異相類Fenton氧化法作為一項可以治理頑固污染物的技術獲得了很高的關注，其研究熱點主要集中在高效去除抗生素污染物的類Fenton催化劑的研發。常見的金屬催化劑存在金屬離子浸出、穩定性差、易團聚和反應pH范圍窄等問題。為了改善上述問題，基于金屬和碳材料構筑的貧/富電子雙反應中心類Fenton催化劑材料，不僅可以對金屬納米粒子進行包覆提高分散性、穩定性和減少離子溶出，還可利用空間分離的催化位點和吸附位點間的電子傳輸通道實現富電中心電子的補充和活化，加速在寬pH范圍下難降解有機污染物的去除。目前文獻所報導的雙反應中心電子傳輸通道多為C–O–Fe、C–S–Mo、C–O–Cu等，這些通道在熱力學上滿足電子傳輸，但電子傳輸距離較長，且受到鍵的振動轉動等作用使得動力學過程的阻力增加，從而不利于電子在貧/富電子雙中心的高效傳輸。

為此，提出了構筑短的C–M(M＝Fe,Co,Mo)鍵橋連接雙反應中心增強了電荷傳輸效能。然而，單一的傳輸通道仍然制約著電子的傳輸效率，貧/富電子雙反應中心類Fenton催化在催化降解性能方面仍有待進一步提升。

本發明的目的在于解決類Fenton催化劑面臨的金屬離子浸出、穩定性差、易團聚和反應pH范圍窄等問題。

發明內容

本發明的目的是要解決現有類Fenton催化劑面臨的金屬離子浸出、穩定性差、易團聚和反應pH范圍窄的問題，而提供一種硫摻雜碳骨架包裹八硫化七鐵納米顆粒雙反應中心類芬頓催化劑的制備方法及應用。

一種硫摻雜碳骨架包裹八硫化七鐵納米顆粒雙反應中心類芬頓催化劑的制備方法，是按以下步驟完成的：

一、將對苯二甲酸和FeCl₃·6H₂O加入到N,N-二甲基甲酰胺中，攪拌，得到溶液Ⅰ；

二、將溶液Ⅰ轉移到水熱反應釜中，再在110℃～160℃下進行水熱反應，反應結束，得到橙黃色溶液；

三、使用N,N-二甲基甲酰胺和無水乙醇對橙黃色溶液反復清洗至溶液的上清液無色，再干燥，得到MIL-101(Fe)前驅體；

四、將MIL-101(Fe)前驅體放入瓷舟的一側，另一側加入升華硫粉，再覆蓋一個瓷舟，兩個瓷舟的兩側留有縫隙，既保證惰性氣體可以進入瓷舟中排除空氣，又保證在一個相對密閉的環境中充分硫化，再轉入到管式爐中央，將裝有升華硫粉一側置于惰性氣體上游區，通入惰性氣體排除空氣，接著繼續通入惰性氣體，在惰性氣體保護下將管式爐從室溫升溫至600℃～800℃，再在600℃～800℃下保溫，保溫結束，得到反應產物；

五、對反應產物進行離心清洗，再放入真空干燥箱中干燥，得到硫摻雜碳骨架包裹八硫化七鐵納米顆粒雙反應中心類芬頓催化劑。

一種硫摻雜碳骨架包裹八硫化七鐵納米顆粒雙反應中心類芬頓催化劑用于降解抗生素。

本發明的原理：