【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水净化，涉及基于过氧单硫酸盐的高级氧化工艺中催化剂的应用及相关机理研究，具体涉及一种双原子催化剂筛选方法、铁/钒双原子催化剂、其制备方法及用途。
技术介绍
1、随着全球清洁水资源短缺问题日益严峻，城市水净化技术的发展成为关键。基于过氧单硫酸盐的高级氧化工艺(pms-aops)因其能通过活化过氧单硫酸盐(peroxymonosulfate，pms)产生大量活性氧物种，从而快速去除水中有机微污染物，在水净化领域展现出巨大的实用潜力。在pms-aops中，催化剂的性能对于活化pms至关重要，其直接影响着活性氧物种的生成效率和有机微污染物的去除效果。
2、尽管基于过渡金属(铁、铜、钴、锰等)负载的单原子催化剂(sacs)在类芬顿反应中引起了广泛关注，其分散的金属位点、易调节的电子结构和可识别的配位为研究构效关系提供了一定基础，但在pms活化过程中存在明显不足。例如，pms活化包含吸附和活化两个关键步骤，sacs中孤立的活性位点难以满足多步反应的标度关系，这在一定程度上限制了其对pms的活化效率和对有机微污染物的去除能力。
3、与sacs相比，双原子催化剂(dacs)在类芬顿反应中虽表现出更高的反应活性，双原子位点之间的协同作用也为催化机制提供了更多可能性，但面临着更为复杂的电子结构问题。目前，在dacs的研究中，首要挑战在于如何精确设计协作双原子对以实现更高的反应活性，同时缺乏合适的描述符来有效关联实验和理论结果，使得在探究其催化机理和评估活性方面存在困难，难以快速准确地筛选出高活性的双原子对用于实
技术实现思路
1、本专利技术的目的是旨在提高城市水净化效率和可持续性，解决水中有机微污染物去除的技术难题，提供了一种基于密度泛函理论计算的双原子催化剂筛选方法，基于该方法筛选、制备出一种铁/钒双原子催化剂，并利用其处理水中bpa与光伏废水出水中的有机污染物。本专利技术的催化剂对bpa及光伏废水出水中的有机污染物的去除效率高，具有良好的实用性与稳定性。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种双原子催化剂筛选方法，包含以下步骤：
3、步骤s1，将吸附能和电子转移量作为评价催化剂吸附与活化pms能力的描述符，对负载单原子金属的m-mxene按吸附能由高至低排序进行第一步筛选，获取排序为前n的m-mxene，筛得n种金属m；
4、步骤s2，将所述n种金属m两两配对，得到双原子配对载体m1-m2-mxene组群；
5、步骤s3，对所述m1-m2-mxene组群进行差分电荷计算，筛选出电子转移量最高的m1-m2-mxene作为双原子催化剂。
6、可选地，所述单原子金属包含：铁、铜、钴、锰、钒、镍、锌中的至少4种。
7、可选地，所述n为3或4，所述m1-m2-mxene为铁/钒双原子催化剂。
8、本专利技术还提供了一种铁/钒双原子催化剂的制备方法，包含：
9、步骤1，将ti3c2tx mxene分散在超纯水中，得到混合液i；
10、步骤2，将fecl3·6h2o和nh4vo3加入所述混合液i中搅拌均匀,得到混合液ii；
11、步骤3，将所述混合液ii过滤，干燥，得到固态粉末i；
12、步骤4，将所述固态粉末i置于管式炉中，在保护气氛下高温煅烧,得到固态粉末ii；
13、步骤5，将所述固体粉末ii酸洗、水洗若干次，直到溶液ph>6.5，过滤，干燥，得到铁/钒双原子催化剂粉末。
14、可选地，所述fecl3·6h2o和nh4vo3以摩尔比计为1：(1～2)。
15、可选地，步骤4中，高温煅烧的温度为500℃～900℃，升温速率为3-10℃·min-1。
16、本专利技术还提供了一种铁/钒双原子催化剂，由铁、钒负载在ti3c2tx mxene中形成，其中，铁与钒以摩尔比计为1：(1～2)，fe与ti3c2tx mxene以摩尔比(0.25～1：1)。
17、本专利技术还提供了一种上述的铁/钒双原子催化剂的用途，用于处理水体中双酚a或用于处理光伏废水。
18、可选地，用于处理水体中双酚a的方法包含：向待处理水体中加入所述铁/矾双原子催化剂混匀，再加入过一硫酸氢钾，调节水体ph为3～11，水体温度为293～313k；其中，所述铁/矾双原子催化剂的投加量为0.5～2.0g/l。
19、可选地，用于处理光伏废水的方法包含：将所述铁/钒双原子催化剂固定在过滤处理装置中，使得混合了过一硫酸氢钾的光伏废水通过，排出处理水。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术基于密度泛函理论计算的筛选方法将吸附能和电子转移量作为主要描述符预测材料特性，并以此为依据筛选出铁/矾双原子催化剂材料，筛选方法简便高效，成本较低。所述铁/矾双原子催化剂材料在水体3-11的ph范围内活化pms、去除污染物bpa的效率高且稳定，6min去除率可达100％，反应速率常数可达0.98min-1。
22、进一步地，本专利技术所述复合材料具有良好的稳定性，基于该催化剂开发出的fe-v-mxene/pvdf/pms体系在8h连续流处理光伏废水出水后的去除率仍有70％以上。
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1.一种基于密度泛函理论计算的双原子催化剂筛选方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于密度泛函理论计算的双原子催化剂筛选方法，其特征在于，所述单原子金属包含：铁、铜、钴、锰、钒、镍、锌中的至少4种。
3.如权利要求1所述的基于密度泛函理论计算的双原子催化剂筛选方法，其特征在于，所述n为3或4，所述M1-M2-MXene为铁/钒双原子催化剂。
4.一种铁/钒双原子催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包含：
5.如权利要求4所述的铁/钒双原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述FeCl3·6H2O和NH4VO3以摩尔比计为1：(1～2)。
6.如权利要求4所述的铁/钒双原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4中，高温煅烧的温度为500℃～900℃，升温速率为3-10℃·min-1。
7.一种铁/钒双原子催化剂，其特征在于，由铁、钒负载在Ti3C2Tx MXene中形成，其中，铁与钒以摩尔比计为1：(1～2)，Fe与Ti3C2Tx MXene以摩尔比(0.25～1)：1。
8.一种如权
9.如权利要求8所述的铁/钒双原子催化剂的用途，其特征在于，用于处理水体中双酚A的方法包含：向待处理水体中加入所述铁/矾双原子催化剂混匀，再加入过一硫酸氢钾，调节水体pH为3～11，水体温度为293～313K；其中，所述铁/矾双原子催化剂的投加量为0.5～2.0g/L。
10.如权利要求8所述的铁/钒双原子催化剂的用途，其特征在于，用于处理光伏废水的方法包含：将所述铁/钒双原子催化剂固定在过滤处理装置中，使得混合了过一硫酸氢钾的光伏废水通过，排出处理水。
...【技术特征摘要】
1.一种基于密度泛函理论计算的双原子催化剂筛选方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于密度泛函理论计算的双原子催化剂筛选方法，其特征在于，所述单原子金属包含：铁、铜、钴、锰、钒、镍、锌中的至少4种。
3.如权利要求1所述的基于密度泛函理论计算的双原子催化剂筛选方法，其特征在于，所述n为3或4，所述m1-m2-mxene为铁/钒双原子催化剂。
4.一种铁/钒双原子催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包含：
5.如权利要求4所述的铁/钒双原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述fecl3·6h2o和nh4vo3以摩尔比计为1：(1～2)。
6.如权利要求4所述的铁/钒双原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4中，高温煅烧的温度为500℃～900℃，升温速率为3-10℃·min-1。
7.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：董志强，孙东晓，丁磊，叶港归，武文龙，魏晋海，谭咏，宋虎远，彭斯涵，邓礼廷，
申请(专利权)人：中铁上海工程局集团市政环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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