[发明专利]一种降解水体中有机污染物的双金属硫化物纳米花催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种降解水体中有机污染物的双金属硫化物纳米花催化剂及其制备方法，通过重结晶法制备双金属硫化物纳米花催化剂的前驱体Anderson型多金属氧酸盐FeMosubgt;6/subgt;，将FeMosubgt;6/subgt;和硫脲(TU)分别作为双金属源和硫源，一起加入水中，搅拌均匀后在180～230℃水热18～24h，得双金属硫化物MoSsubgt;2/subgt;/FeS。本发明采用一锅水热法，简单易行、重复性好，制备条件易于控制且成本低廉、收率高；制得的双金属硫化物纳米花催化剂因具有双活性位点以及丰富的硫空位，能高效活化PMS形成活性氧，从而实现有机污染物的高效降解甚至矿化，且其稳定性好，可循环使用，能适用于实际水体环境的修复。

技术领域

本发明涉及一种降解水体中有机污染物的双金属硫化物纳米花催化剂及其制备方法，由MoS₂和FeS组成的MoS₂/FeS催化剂，可用于催化活化PMS来高效降解水体中的持久性有机污染物，属于水体污染处理技术领域。

背景技术

近几十年来，为了满足现代社会快速城市化和工业化的需要，人们设计和生产了各种各样的新化学品。然而，一些有机化合物(如酚类、抗生素、微塑料、人工甜味剂等)由于其不可生物降解性、持久性和毒性，给人类的生存和发展带来了巨大的威胁。而基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化工艺(PMS-AOPs)具有较强的氧化能力和较高的稳定性，有望成为持久性有机污染物的修复策略。通过热、超声波、紫外光、碱性物质或催化剂对PMS进行活化，可以形成各种活性氧(ROS)，如硫酸根(SO₄^-·)、羟基(·OH)和超氧(·O₂^-)自由基、单线态氧(¹O₂)和过硫酸盐络合物。除了传统的活化方法外，PMS的活化还采用了光热和压电等新方法。在各种活化方法中，催化剂活化具有操作条件温和、无需额外能量输入、催化剂易于回收等优点，具有突出的应用潜力。因而，具有双活性位点以及丰富的硫空位的双金属硫化物受到广泛关注。例如：

专利公开号为CN113181933A的专利公开了一种铁铜双金属硫化物微球及其制备方法和在水处理中的应用。该铁铜双金属硫化物微球以铁源、铜源和硫源为主要反应物，通过溶剂热法制备得到。该发明还提供了所述铁铜双金属硫化物微球在水处理中的用途，其可以催化过硫酸盐释放出硫酸根自由基(SO₄^-·)，从而对污水中的抗生素进行降解。这种铁铜双金属硫化物微球适用较广的pH范围，受水质条件影响较小，减小了催化剂和氧化剂药品的消耗。

专利公开号为CN112794432A的专利公开了一种超薄纳米花双金属硫化物催化剂CoFeS(Co/Fe＝2:1～1:2)降解水中有机污染物的方法。该发明利用双金属硫化物具有双活性位点以及丰富的硫空位来高效活化PMS形成自由基，从而利用污染物自身氧化还原以及自由基攻击协同降解污染物。其中，该发明所制备催化材料CoFeS(Co/Fe＝2:1～1:2)制备工艺简单、成本低廉、降解过程中投加量较少但高效稳定，不仅具有经济效益，还大大降低了环境风险，其对处理水体中的典型有机污染物(RhB、MB、DCF、SMA和BPA)展示了广泛的应用前景。