[發明專利]一種CoS/Ti3

有效

• 申請號: 202210522376.3
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114849748B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 雷菊英;周亮;劉勇弟;張金龍;王嘉;吳屹洲;胡巖;王珂
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01J27/043;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30
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本發明提供了一種CoS改性Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene材料的制備方法及其應用，該材料在廣泛的pH條件下可以作為過氧單硫酸鹽(PMS)活化劑降解以羅丹明B(RhB)為代表的有機污染物。該材料通過溶劑熱法將CoS納米顆粒固定在Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene薄膜上，形成復合材料。得到的材料中CoS納米顆粒均勻負載在Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene納米片表面。其中MXene作為基底，能夠有效增強物質的傳輸和捕獲能力，同時有利于鈷納米顆粒的分散，使顆粒聚集最小化，為鈷納米顆粒提供額外的穩定性。負載了CoS納米顆粒的復合材料相比CoS以及Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;MXene單體材料，其性能有了很大的提升。通過將其應用于類光芬頓體系，發現其可以高效快速地降解高色度污染物羅丹明B(RhB)，該材料在環境治理領域具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種可用于廣泛的pH條件下高效降解染料廢水的類光芬頓催化劑，屬于納米材料領域和高級氧化技術領域。

背景技術

合成有機染料不僅廣泛應用于紡織、印刷、制革和油漆工業，而且廣泛應用于食品技術和農業研究。大多數染料很容易以陰離子形式(剛果紅、甲基橙和玫瑰紅)或陽離子形式(亞甲藍、孔雀石綠、羅丹明B和甲基紫)溶解在水中。由于其毒性和不可生物降解性，染料進入生活用水系統時已對人類健康構成嚴重威脅和負面影響。染料可視為具有代表性的難降解有機污染物。廢水中的染料在排放到天然水域之前，必須將其去除或降解到可接受的水平。

迄今為止，各種廢水處理技術，包括吸附、生物降解和催化降解，已被應用于去除水溶液中的染料。染料可以通過吸附劑從水溶液中吸附。然而，吸附染料的吸附劑仍然對生態環境構成潛在威脅。染料廢水具有機成分復雜、濃度高、毒性大和不可生物降解等特點。在已報道的技術中，高級氧化工藝(AOPs)被認為是一種簡單、高效、環保和有前景的可完全分解有機化合物的方法。染料可以被高活性自由基如SO₄·^-、·OH、和·O₂^-等氧化礦化成小分子化合物，如CO₂和H₂O。其中經典芬頓氧化法被公認為是去除水中難降解有機污染物的最有效的高級氧化工藝(AOPs)之一，但存在含鐵污泥積聚、工作pH值范圍窄和催化劑不可回收等缺點。在過去的二十年中，AOPs使用過氧單硫酸鹽(PMS,HSO₅^-)作為氧化劑對多種污染物的非選擇性降解引起了廣泛關注。

通常，PMS應借助紫外線、熱、堿或金屬催化劑等通過破壞O-O鍵來適當活化。SO₄·^-和·OH通常作為主要的ROS產生。盡管SO₄·^-和·OH在降解有機污染物方面前景廣闊，但它們在廢水中的廣泛應用受到自由基猝滅劑的限制，例如一些無機陰離子和天然存在的有機化合物。然而，最近的許多文章也表明，單線態氧(¹O₂—一種非自由基活性氧化物質)可以通過非自由基過程而不是自由基攻擊途徑來產生污染物降解。與SO₄·^-和·OH相比，¹O₂由于其親電子性質，對富電子有機物表現出更高的選擇性。我們在之前的研究中，很少有通過激活PMS以生產¹O₂降解RhB的研究。

Co、Fe、Cu和Mn基單金屬催化劑已被用于活化PMS，并在降解不同有機污染物方面表現出良好的催化性能。其中鈷被認為是活化PMS最有效的過渡金屬。然而，由于其有限的表面活性位點，鈷基非均相催化劑通常具有較低的催化效率。將這種催化劑負載在具有大比表面積的載體上可以減小金屬納米顆粒的尺寸到原子極限，從而增加活性位點的數量，提高催化劑的活性。由于MXenes獨特的層狀結構，可以為功能性納米材料提供更多空間，并改善其在MXenes表面的分布。