一种微塑料催化剂及其制备方法、降解微塑料的方法技术

本发明专利技术提供了一种微塑料催化剂及其制备方法、降解微塑料的方法，涉及环境修复技术领域。本发明专利技术提供的微塑料催化剂的制备方法，包括以下步骤：将FeS2纳米片进行修饰，得到微塑料催化剂；所述修饰包括将所述FeS2纳米片依次进行表面氧化处理和还原处理，或者将所述FeS2纳米片和纳米CoS2材料混合，或者将所述FeS2纳米片和纳米CoS材料混合，或者将所述FeS2纳米片和纳米MoS2材料混合，或者将所述FeS2纳米片和纳米WS2材料混合，得到微塑料催化剂。采用本发明专利技术提供的微塑料催化剂降解微塑料，降解效率高，能源利用率高，整个微塑料处理过程不会造成二次污染。成二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种微塑料催化剂及其制备方法、降解微塑料的方法


[0001]本专利技术涉及环境修复
，具体涉及一种微塑料催化剂及其制备方法、降解微塑料的方法。

技术介绍

[0002]近年来，微塑料成为国际社会高度关注的环境问题。微塑料不仅造成了环境的“白色污染”，破坏了海洋生物多样性的发展，甚至危及人们的身体健康。其中，每年约有上百万只海鸟，10万头海洋哺乳动物受微塑料污染而死亡，并且人类平均每年摄入86000个塑料颗粒，而PE微塑料的自然降解需要200年。联合国环境大会将海洋塑料垃圾和微塑料问题等同于全球气候变化等全球性重大环境问题。而全球每年生产塑料高达3亿吨，微塑料污染是全世界环境保护的心头大患。
[0003]生物法和高级氧化法是目前降解微塑料的主流手段。但是生物法和高级氧化法都具有一定的弊端：生物法的最大弊端就是降解处理周期长，目前生物法对PE塑料降解时间至少需要2个月，并且对于不同类型的微塑料其对应的降解机理也还未明确，制约了其推广应用；传统的高级氧化法也具有一定的弊端，主要表现为降解效率不高、能源利用率低和产生二次污染等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种微塑料催化剂及其制备方法、降解微塑料的方法，采用本专利技术提供的微塑料催化剂降解微塑料，降解效率高，能源利用率高，整个微塑料处理过程不会造成二次污染。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种微塑料催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将FeS2纳米片进行修饰，得到微塑料催化剂；
[0008]所述修饰包括步骤(1)～(5)中的任一步；
[0009](1)将所述FeS2纳米片依次进行表面氧化处理和还原处理，得到微塑料催化剂；
[0010](2)将所述FeS2纳米片和纳米CoS2材料混合，得到微塑料催化剂；
[0011](3)将所述FeS2纳米片和纳米CoS材料混合，得到微塑料催化剂；
[0012](4)将所述FeS2纳米片和纳米MoS2材料混合，得到微塑料催化剂；
[0013](5)将所述FeS2纳米片和纳米WS2材料混合，得到微塑料催化剂。
[0014]优选地，所述FeS2纳米片的制备方法包括以下步骤：将FeSO4、Na2S2O3和单质硫进行研磨混合，得到混合粉末；将所述混合粉末和水以及油酸混合，进行水热反应，得到FeS2纳米片。
[0015]优选地，所述水热反应的温度为220～250℃；保温时间为24～28h。
[0016]优选地，所述表面氧化处理包括：在空气气氛中，将所述FeS2纳米片进行煅烧。
[0017]优选地，所述还原处理为氢气还原处理。
[0018]优选地，所述步骤(2)、(3)、(4)和(5)中FeS2纳米片在进行修饰前，还独立包括缺陷处理；
[0019]所述FeS2纳米片的缺陷处理包括：将FeS2纳米片和过氧化氢水溶液混合，进行氧化反应，得到缺陷FeS2纳米片。
[0020]优选地，所述步骤(3)中纳米CoS材料在和FeS2纳米片混合前还包括缺陷处理；所述纳米CoS材料的缺陷处理包括：
[0021]将纳米CoS材料和乙醇混合，进行溶剂热反应，得到缺陷纳米CoS材料。
[0022]优选地，所述步骤(4)中纳米MoS2材料在和FeS2纳米片混合前还包括缺陷处理；所述纳米MoS2材料的缺陷处理包括：
[0023]将纳米MoS2材料和乙醇混合，进行溶剂热反应，得到缺陷纳米MoS2材料。
[0024]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的微塑料催化剂。
[0025]本专利技术提供了一种降解微塑料的方法，包括以下步骤：
[0026]将微塑料、上述技术方案所述微塑料催化剂和过氧化氢溶液混合，在酸性条件下进行水热反应，降解微塑料。
[0027]本专利技术提供了一种微塑料催化剂的制备方法，使用本专利技术提供的微塑料催化剂在过氧化氢溶液中对微塑料进行降解时，微塑料催化剂中Fe
2+
促进双氧水分解，产生大量具有强氧化性的
·
OH来氧化分解微塑料，主要分解过程为：
·
OH进攻微塑料中的碳碳单键，碳碳单键断裂被两个羟基所取代，
·
OH继续进攻羟基依次被氧化为羰基和羧基，最后在一定高温下，羧基继续被进攻发生脱羧，最终被降解为CO2和H2O。微塑料催化剂除了促进双氧水分解形成
·
OH外，硫空位缺陷一定程度上可以吸附微塑料，使微塑料与
·
OH几乎零距离地发生反应，极大提高降解效率。引入硫空位后脱落的S2‑
通过给电子的形式把水中少量的游离氧变为
·
O2‑
，具有强还原性的
·
O2‑
促进催化剂表面的Fe
3+
向Fe
2+
转换，达到循环的目的，使整个微塑料处理过程不会造成二次污染。而且，采用本专利技术提供的微塑料催化剂降解微塑料，工艺流程简便易操作，不需要对降解微塑料进行预加工，降解成本低，适宜大规模应用。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种微塑料催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0029]将FeS2纳米片进行修饰，得到微塑料催化剂；
[0030]所述修饰包括步骤(1)～(5)中的任一步；
[0031](1)将所述FeS2纳米片依次进行表面氧化处理和还原处理，得到微塑料催化剂；
[0032](2)将所述FeS2纳米片和纳米CoS2材料混合，得到微塑料催化剂；
[0033](3)将所述FeS2纳米片和纳米CoS材料混合，得到微塑料催化剂；
[0034](4)将所述FeS2纳米片和纳米MoS2材料混合，得到微塑料催化剂；
[0035](5)将所述FeS2纳米片和纳米WS2材料混合，得到微塑料催化剂。
[0036]本专利技术将FeS2纳米片进行修饰，得到微塑料催化剂。在本专利技术中，所述FeS2纳米片的制备方法优选包括以下步骤：将FeSO4、Na2S2O3和单质硫进行研磨混合，得到混合粉末；将所述混合粉末和水以及油酸混合，进行水热反应，得到FeS2纳米片。
[0037]本专利技术优选将FeSO4、Na2S2O3和单质硫进行研磨混合，得到混合粉末。在本专利技术中，所述FeSO4、Na2S2O3和单质硫的质量比优选为0.8305～3218：1.5811～4.7433：0.3200～
0.6400，更优选为1.6609～3.0382：1622：0.6400。在本专利技术中，所述研磨混合的时间优选为15～40min，更优选为15～30min。
[0038]得到混合粉末后，本专利技术将所述混合粉末和水以及油酸混合，进行水热反应，得到FeS2纳米片；在本专利技术中，所述混合粉末和水的质量比优选为2.7316～8.7051:30～60，更优选为5.4631～6.8404:30～60；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微塑料催化剂的制备方法，包括以下步骤：将FeS2纳米片进行修饰，得到微塑料催化剂；所述修饰包括步骤(1)～(5)中的任一步；(1)将所述FeS2纳米片依次进行表面氧化处理和还原处理，得到微塑料催化剂；(2)将所述FeS2纳米片和纳米CoS2材料混合，得到微塑料催化剂；(3)将所述FeS2纳米片和纳米CoS材料混合，得到微塑料催化剂；(4)将所述FeS2纳米片和纳米MoS2材料混合，得到微塑料催化剂；(5)将所述FeS2纳米片和纳米WS2材料混合，得到微塑料催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述FeS2纳米片的制备方法包括以下步骤：将FeSO4、Na2S2O3和单质硫进行研磨混合，得到混合粉末；将所述混合粉末和水以及油酸混合，进行水热反应，得到FeS2纳米片。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为220～250℃；保温时间为24～28h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面氧化处理包括：在空气气氛中，将所述FeS2纳米片进行煅烧。5.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：何念新，黄在银，蓝芝文，张筱雨，欧阳惠婕，王肇域，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：