[发明专利]一种二硫化钨/纳伯尔矿非均相类芬顿催化剂制备方法

说明书

本发明涉及一种非均相类芬顿催化剂制备方法，非均相类芬顿催化剂组成为二硫化钨/纳伯尔矿。利用共混法制备二硫化钨/纳伯尔矿非均相类芬顿催化剂以及二硫化钨和纳伯尔矿质量比例的调控，步骤如下：（1）二硫化钨纳米片的制备；（2）纳伯尔矿的制备；（3）二硫化钨/纳伯尔矿非均相类芬顿催化剂的制备。本发明制备的一种非均相类芬顿催化剂，非均相类芬顿催化剂组成为二硫化钨/纳伯尔矿，具有更宽的pH范围，Fe²⁺/ Fe³⁺氧化还原速率快，循环稳定性好，铁离子浸出少，与均相芬顿比较，二硫化钨/纳伯尔矿非均相类芬顿催化剂对抗生素降解效率较高，能更加有效的去除水中抗生素。该制备方法原料易得，操作简单。

技术领域

本发明涉及一种非均相类芬顿催化剂制备方法，类芬顿催化剂组成为二硫化钨/纳伯尔矿。

背景技术

随着抗生素的广泛使用，大量的抗生素排放到水体环境中对人体健康造成诸多危害。传统的抗生素处理方法都存在处理不彻底、难生物降解、可能造成二次污染等问题。高级氧化技术中的芬顿反应对抗生素的去除有很好的效果，但传统的芬顿催化剂存在pH范围窄和铁泥产生高等问题，使得芬顿反应效率较低。非均相类芬顿法因其pH范围宽和铁泥产生量少得到人们极大关注。纳伯尔矿含有由氢氧配位的八面体铁，八面体通过角和边的共享连接，广泛存在于土壤和沉积物中，不仅具有较大比表面积，且带有羟基官能团，具有吸附污染物和活化过氧化氢的能力，纳伯尔矿在非均相类芬顿体系中的应用存在Fe²⁺/ Fe³⁺氧化还原循环相对不足的问题，这会降低纳伯尔矿的催化活性。

为了解决上述问题，过渡金属硫化物受到了人们的广泛关注。在现有的金属硫化物中，灰黑色二硫化钨的二维结构引起了人们极大的兴趣，由于其量子局域效应，二硫化钨更容易产生电子态的变化，不饱和的硫原子更容易脱离表面而形成硫空位，从而暴露出具有还原性的四价钨离子。二硫化钨的制备方法主要包括自上而下剥离法、自下而上合成法、气相沉积法和模板法等，这些方法仍存在一些不足，如合成过程复杂、表面活性剂的使用不利于二硫化钨纳米颗粒发挥效能。我们直接利用共混法制备二硫化钨/纳伯尔矿非均相类芬顿催化剂，大大简化非均相类芬顿催化剂的制备工艺流程和成本，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非均相类芬顿催化剂制备方法，非均相类芬顿催化剂组成为二硫化钨/纳伯尔矿，解决了抗生素废水的处理难题。

本发明在无表面活性剂和外加还原剂条件下，利用共混法制备一种非均相类芬顿催化剂，非均相类芬顿催化剂组成为二硫化钨/纳伯尔矿，按以下步骤进行：

（1）二硫化钨纳米片制备：在60mL的无水乙醇中加入1g六氯化钨，再加入2g硫代乙酰胺进行磁力搅拌使之充分混合，将混合后的溶液转移到不锈钢高压反应釜中，在180℃的烘箱中水热处理24h，反应结束后自然冷却至室温，对合成的黑色物质分别用去离子水和无水乙醇交替清洗数次，放入烘箱中，60℃烘干6～8h得到二硫化钨纳米片；

（2）纳伯尔矿的制备：将6mol/L的氢氧化钠溶液缓慢滴定到40mL的九水合硝酸铁溶液中，直到最终pH稳定在8±0.1，搅拌3h陈化，离心后用超纯水和乙醇洗涤多次，在60℃真空干燥箱中烘干10h，磨碎后通过不锈钢筛子筛分得到纳伯尔矿固体；

（3）二硫化钨/纳伯尔矿非均相类芬顿催化剂的制备方法：采用共混法制备二硫化钨/纳伯尔矿非均相类芬顿催化剂：将0.4g的二硫化钨纳米片和0.6g的纳伯尔矿加入到100mL去离子水中，超声30min后以300r/min速度磁力搅拌10～12h，70℃烘干6～8h后使用研钵研磨后得到二硫化钨/纳伯尔矿非均相类芬顿催化剂；按质量百分数计，其组成为二硫化钨 40%，纳伯尔矿60%。

本发明的特点：

步骤（1）中的烘箱为真空干燥箱；

步骤（2）中所述九水合硝酸铁溶液浓度为1mol/L；

步骤（2）中所述不锈钢筛子为200目；

步骤（3）中所述不锈钢高压反应釜具有聚四氟乙烯内衬；