一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种ZnO
‑
ZnMnO3/CuS复合催化材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于废水处理
，尤其涉及一种
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]近年来，高级氧化技术（
AOPs
）在废水处理领域受到越来越多的关注，它主要是通过体系产生诸如
·
OH、SO4
·
‑
等活性物种（
ROS
）来降解有机污染物
。
与其他废水处理方法相比，基于硫酸根自由基的高级氧化技术（
SR
‑
AOPs
）具有氧化能力强
、
适用范围广等多种优势
。
过氧单硫酸盐（
PMS
）是一种用于产生
SO4
·
‑
的氧化剂，它具有不对称结构，较易被催化剂活化
。
通过过渡金属催化剂和碳材料催化剂活化
PMS
的反应体系具有催化性能优异和能量要求少的特点，是重要的自由基活化技术
。
而一元的过渡金属材料往往存在催化效率不高或浸出大的问题，为提高其催化降解效率，学者们研究报道了多种复合催化剂材料，这类催化剂展现出优于单一过渡金属元素催化剂的催化降解性能和稳定性
。
[0003]因此，基于过渡金属的复合催化剂开发有利于弥补单一相催化剂材料的缺陷，为去除水中抗生素类药物提供可靠选择
。
锌与锰结合具有激活
PMS
的显著性能，展现出极佳的
CIP
的降解效率
。
不仅如此，过渡金属硫化物
(TMDC)
特别是硫化铜（
CuS
）被广泛用作电催化剂，是调节电子转移提高催化性能的方法之一
。
本专利技术研发课题组以往的研究表明
S
物种的存在能加速
Cu
离子循环，体系降解稳定性极高，证实了过渡金属硫化物在活化过硫酸盐降解有机污染物方面的巨大潜力
。
基于此，本专利技术提供了一种具有显著催化性能的含过渡金属硫化物的复合催化材料
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料及其制备方法与应用，利用简单的制备方法，将锌锰氧化物与
CuS
结合，有效提高锌锰氧化物在
PMS
活化中的催化活性，实现对抗生素废水的高效处理
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)
将锌盐和锰盐溶于去离子水中，然后在搅拌条件下加入氢氧化钠溶液，再加入过量双氧水形成悬浊液，将悬浊液进行水热反应后得到前驱体；
(2)
待前驱体干燥后进行煅烧
、
研磨得到
ZnO
‑
ZnMnO3材料；
(3)
将适量
ZnO
‑
ZnMnO3材料溶于去离子水中超声，之后依次滴入三水合硝酸铜溶液和九水合硫化钠溶液，搅拌
2 h
，并于室温下老化
2 h
后洗涤
、
干燥
、
研磨，得到
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料
。
[0006]本专利技术依次采用水热法
、
煅烧法
、
沉淀法，制备得到了
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料
。
[0007]优选地，所述锌盐
、
锰盐
、
氢氧化钠的摩尔比为
(2~5):1:(6~12)。
[0008]优选地，所述锌盐
、
锰盐
、
氢氧化钠的摩尔比为
4:1:10。
[0009]优选地，所述锌盐为六水硝酸锌，锰盐为四水氯化锰
。
[0010]优选地，所述水热反应的条件为水热温度
120
‑
180℃
，保温8‑
20 h。
[0011]优选地，所述煅烧的条件为煅烧温度
400
‑
700℃
，升温速率
5℃/min
，煅烧时间1‑
4 h。
[0012]优选地，步骤
(3)
中，所述
ZnO
‑
ZnMnO3材料与三水合硝酸铜的质量比为（
0.5~2
）：
1。
[0013]相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术制备的
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料具有显著的催化性能，通过活化
PMS
能够有效降解废水中的抗生素，
ZnO
‑
ZnMnO3和
CuS
协同作用能显著提高
PMS
活化过程中
ZnMnO3的活性，通过活化
PMS
产生更多的活性自由基，以有效降解如环丙沙星
、
恩诺沙星
、
四环素等抗生素污染物
。ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料能够降解
pH
值范围较宽的抗生素废水，抗生素废水的
pH
值范围可达3‑
11。
相比于单独的
ZnO、ZnMnO3、CuS
等，
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料具有更好的活化
PMS
降解抗生素的能力
。ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料降解废水中抗生素的去除效果好
、
重复利用率高
、
清洁无污染，是一种可以被广泛采用
、
能够高效去除水体中抗生素的催化材料；（2）本专利技术的制备方法简单
、
操作便捷
、
条件易控
、
成本低
。ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料中，利用
ZnO
‑
ZnMnO3和
CuS
的结合优化催化剂的电子转移能力和
PMS
附着的能力，从而提升复合材料的催化效率
。
附图说明
[0014]图1是实施例1‑2提供的
ZnO
‑
ZnMnO3、CuS<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将锌盐和锰盐溶于去离子水中，然后在搅拌条件下迅速加入氢氧化钠溶液，再加入过量双氧水形成悬浊液，将悬浊液进行水热反应后得到前驱体；
(2)
将干燥后的前驱体煅烧
、
研磨得到
ZnO
‑
ZnMnO3材料；
(3)
将适量
ZnO
‑
ZnMnO3溶于去离子水中超声，之后依次滴加三水合硝酸铜溶液和九水合硫化钠溶液，搅拌
2 h
，并于室温下老化
2 h
后洗涤
、
干燥
、
研磨，得到
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合材料
。2.
如权利要求1所述的
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料的制备方法，其特征在于，所述锌盐
、
锰盐
、
氢氧化钠的摩尔比为
(2~5):1:(6~12)。3.
如权利要求2所述的
ZnO
‑
ZnMnO3/CuS
复合催化材料的制备方法，其特征在于，所述锌盐
、
锰盐
、
氢氧化钠的摩尔比为
4:1:10。4.
如权利要求1‑3任一项所述的
ZnO
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：尚江伟，易铭，纳森巴特，聂静，刘云庆，张仕凯，冯丹，程修文，
申请(专利权)人：伊犁师范大学，
类型：发明
国别省市：