[发明专利]一种自修复芬顿催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域。本发明提供了一种自修复芬顿催化剂，包含质量比为8～12：1～3的二硫化亚铁和二硫化钼。本发明将二硫化钼添加进催化剂，在过氧化氢溶液中容易形成硫缺陷，硫缺陷和Fe²⁺双活性位点促进双氧水分解，产生大量具有强氧化性的·OH来氧化分解有机污染物；并且硫缺陷的存在，可以吸附活化的有机污染物与·OH零距离地发生反应，极大提高降解效率。在自修复的基础上，因为硫缺陷的存在，促进催化剂表面的Fe³⁺向Fe²⁺转换，达到循环的目的，使整个污水处理过程不会造成二次污染。本发明还提供了所述催化剂的制备方法，采用球磨工艺将二硫化亚铁和二硫化钼结合，工艺简单技术成熟，适合大规模推广。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种自修复芬顿催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

具有高浓度、难降解、毒性大的有机废水，如印染废水、制药废水、造纸废水、垃圾填埋渗滤液、电子行业的化学镀EDTA等废水的处理是长期以来工业废水处理的难点。活性染料废水的生物降解是最困难的，品种已超过10万余种，常用染料有2000种以上，而且每年人工合成的新型染料也层出不穷。基于亚铁盐分解H₂O₂产生强氧化性羟基自由基·OH的均相芬顿催化被广泛应用于各类有机废水的处理。但严重的问题是：H₂O₂分解率低；羟基自由基·OH的寿命短(1微秒)利用率低；铁离子的存在导致溶液中产生大量的铁泥，造成二次污染并增加处理成本。在碱性废水体系中，需要消耗亚铁盐，催化剂难以回收再利用。多相芬顿是利用催化剂的表面活性位点对H₂O₂活化分解产生羟基自由基，并与底物分子反应的复杂表面物理化学过程。因此，增加芬顿催化剂表面的活性位点数量、活性位点稳定再生、羟基自由基(寿命短)与被吸附活化的底物分子快速反应是芬顿催化的关键问题，成为当前芬顿催化研究的热点和前沿。然而，到目前为止多相芬顿催化活性位点数有限，且污染物分子与·OH之间的距离相对较远反应慢，羟基自由基·OH寿命短容易“死亡”导致其利用率低的问题至今没有很好的解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种自修复芬顿催化剂及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种自修复芬顿催化剂，包含二硫化亚铁和二硫化钼；

所述二硫化亚铁和二硫化钼的质量比为8～12：1～3。

作为优选，所述二硫化亚铁的制备方法，包含如下步骤：

(1)将七水合硫酸亚铁、硫代硫酸钠、单质硫混合后溶解，得到混合溶液；

(2)将混合溶液加热后离心，得到沉淀；

(3)将沉淀顺次进行洗涤和离心，得到离心产物；

(4)将离心产物干燥，即得所述二硫化亚铁。

作为优选，所述步骤(1)中七水合硫酸亚铁和硫代硫酸钠的质量比为2～4：2～4；

所述单质硫和七水合硫酸亚铁的质量比为0.1～1：2～4；

所述溶解所用溶剂包含水和油酸，所述油酸和水的体积比为1：2.5～3.5；

所述单质硫和溶剂的用量比为0.1～1g：25～55mL；

所述步骤(1)中混合的方式为球磨，所述球磨的转速为300～500rpm，所述球磨的时间为30～50min；

所述步骤(1)中溶解的方式为超声，所述超声的频率为40～60kHz，所述超声的转速为1200～1400rpm，所述超声的时间为20～40min。