二硫化钼-磁性铈铁氧化物催化剂及其制备与应用方法技术

本发明专利技术公开了二硫化钼

【技术实现步骤摘要】
二硫化钼
‑
磁性铈铁氧化物催化剂及其制备与应用方法


[0001]本专利技术涉及有机染料污染修复用催化剂的


技术介绍

[0002]随着我国经济的发展进步，水环境保护问题逐渐受到人们的重视，其中染料造成的水体污染问题急需得到解决。根据统计，世界上每年染料的产量约为8
×
105～9
×
105吨，其中约有10％～15％的染料在生产和使用的过程中被排放到环境中。而染料物质的可生化性极差、色度高，在生产过程中需要大量使用酸碱，导致结构日趋复杂、水质波动较大、毒性随之增强，使得水环境受到严重污染。同时，染料特性还在不断向抗光解、抗热及抗生物氧化方向发展，使其处理过程变得更加困难。
[0003]染料废水主要包括染料生产废水和印染工业废水。其中，印染废水主要来源于印染工业生产中预处理、染色、印花、整理工序分别排出的漂炼废水、染色废水、印花废水和整理废水，其中人造染料含量较高、染料结构日趋复杂、性能日益稳定，给水处理带来了更大的问题。
[0004]对染料废水的处理方法主要有物理法、生物法和化学法，更具体包括吸附法、电化学法、絮凝法、膜法和高级氧化法等。其中，相比于其他处理法，如只是将染料分子从一相转移到另一相、并不能起到矿化作用的物理处理法，高级氧化法被认为是降解有机染料的最为有效的方法。高级氧化法主要包括超临界氧化技术、臭氧氧化技术、光催化氧化技术以及类芬顿氧化技术等。
[0005]其中，类芬顿氧化技术为特别针对Fenton氧化处理技术进行的改进，可通过催化剂中铁氧化物的加入，提高材料的回收利用效率。但实践证明，现有的类芬顿氧化用催化剂中，Fe
2+
与Fe
3+
转化缓慢，催化剂的降解效率低下、重复利用性差。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种同时具有较高催化速率和重复利用率的铁氧化物复合催化剂及其制备与应用方法
[0007]本专利技术首先公开了如下的技术方案：
[0008]一种二硫化钼
‑
磁性铈铁氧化物催化剂的制备方法，其包括：
[0009]通过硝酸铈和/或其水合物、硝酸铁和/或其水合物及柠檬酸和/或其水合物在碱性条件下的第一水热反应获得铈铁氧化物前驱体；
[0010]将所述铈铁氧化物前驱体经过高温煅烧，获得磁性铈铁氧化物(CF)；
[0011]将所述磁性铈铁氧化物与(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O及硫脲进行第二水热反应，获得所述二硫化钼
‑
磁性铈铁氧化物(MCF)催化剂。
[0012]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述硝酸铈和/或其水合物选自Ce(NO3)3·
6H2O和/或CeCl3·
7H2O。
[0013]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述硝酸铁和/或其水合物选自Fe(NO3)3·
9H2O
和/或FeCl3·
6H2O。
[0014]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述柠檬酸和/或其水合物选自柠檬酸和/或柠檬酸一水合物。
[0015]所述碱性条件为pH＝8.5
‑
9.5。
[0016]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述碱性条件由加入的氨水提供。
[0017]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述第一水热反应的温度为170
‑
190℃，和/或反应时间为19
‑
21h。
[0018]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述高温煅烧温度为400～800℃，优选的，为600℃。
[0019]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述第二水热反应的温度为170
‑
190℃，和/或反应时间为6
‑
30h，优选的，反应时间为12h。
[0020]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述Ce(NO3)3·
6H2O与所述Fe(NO3)3·
9H2O的物质的量之比1:4～2:1，如1:4、1:3、1:2、1:1、2:1，优选的，该物质的量之比为1:1。
[0021]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述Ce(NO3)3·
6H2O与所述柠檬酸的物质的量之比为1:4～1:1.5。
[0022]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述Ce(NO3)3·
6H2O与所述(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O的物质的量之比为10:1～30:1。
[0023]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述Ce(NO3)3·
6H2O与硫脲的物质的量之比为1:3～1.2:3。
[0024]根据本专利技术的一些具体实施方式，所述第一水热反应和/或第二水热反应均包括：通过搅拌和/或超声分散获得各反应物的混合溶液。
[0025]本专利技术进一步提供了通过上述制备过程获得的复合催化剂，其为黑色磁性粉末固体，在微观结构上，由颗粒状的磁性铈铁氧化物均匀附着在花状的二硫化钼表面。
[0026]本专利技术进一步提供了上述催化剂的一种应用，为将其应用于有机染料的降解中，更具体的如，对废水特别是染料废水中的有机染料进行降解。
[0027]本专利技术具备以下有益效果：
[0028]本专利技术制备得到的催化剂具有较强磁性，有利于反应后材料的回收利用。
[0029]本专利技术制备得到的催化剂相较于单独MoS2或CF，具有明显更优异的有机染料降解去除率。如在一种具体的实施例中，投加量为0.06g/L的本专利技术催化剂、MoS2和MoS2对水中橙黄Ⅱ的去除率分别为100％、23％和30％。同时，其对水体中含量较高的有机染料去除率均可达到95％以上。
[0030]本专利技术制备得到的催化剂具有较高的有机染料降解速率。
[0031]本专利技术制备得到的催化剂具有良好的重复利用能力。如在一种具体的实施例中，在25mg/L的橙黄Ⅱ条件下，本专利技术的催化剂循环使用6次后对染料的去除率仍可以达到94％以上。
[0032]本专利技术的制备方法，过程相对简单，材料回收利用方便，具有较好的应用前景。
附图说明
[0033]图1为实施例1所得催化剂橙黄Ⅱ的去除效果对比图。
[0034]图2为实施例2所得催化剂橙黄Ⅱ的去除效果对比图。
[0035]图3为实施例3所得催化剂橙黄Ⅱ的去除效果对比图。
[0036]图4为实施例4所得催化剂橙黄Ⅱ的去除效果对比图。
[0037]图5为实施例5测得的催化剂在不同橙黄Ⅱ浓度下的准一级动力学曲线。
[0038]图6为实施例5测得的催化剂在不同橙黄Ⅱ浓度下的二级动力学曲线。
[0039]图7为实施例6测得的催化剂重复利用效果图。
[0040]图8为实施例1所得铈铁氧化物及催化剂的扫描电镜对比图。
[0041]图9为实施例1所得催化剂的EDS谱图。
[0042]图10为实施例1所得催化剂中不同元素的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二硫化钼
‑
磁性铈铁氧化物催化剂的制备方法，其包括：通过硝酸铈和/或其水合物、硝酸铁和/或其水合物及柠檬酸和/或其水合物在碱性条件下的第一水热反应获得铈铁氧化物前驱体；将所述铈铁氧化物前驱体经过高温煅烧，获得磁性铈铁氧化物；将所述磁性铈铁氧化物与(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O及硫脲进行第二水热反应，获得所述二硫化钼
‑
磁性铈铁氧化物催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硝酸铈和/或其水合物选自Ce(NO3)3·
6H2O和/或CeCl3·
7H2O；和/或，所述硝酸铁和/或其水合物选自Fe(NO3)3·
9H2O和/或FeCl3·
6H2O；和/或，所述柠檬酸和/或其水合物选自柠檬酸和/或柠檬酸一水合物。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碱性条件为pH＝8.5
‑
9.5。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一水热反应的温度为170
‑
190℃，和/或反应时间为19
‑
21h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高温煅烧温度为400～800℃；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢燕华，罗婷，吴桐，姜飞，王波，唐勇，韩学威，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：