一种MIL68(Fe)/MoS2复合催化剂的制备方法及应用

本发明涉及一种mil68(fe)/mos2复合催化剂的制备方法及应用，属于水净化材料。

背景技术：

1、染料分子的复杂芳香结构高度稳定，并在周围环境中引发几种类型的疾病。此外，它们易溶于水，在水中有很高的显色性，还可能导致致使有毒污泥的产生。易着色和自然界中其他常见物质的存在影响了连续的染色循环，因此，染料在水体中存在使其难以被回收利用。染料可根据结构和用途进行划分。染料按用途可划分为酸性染料、碱性染料、直接染料和活性染料等。罗丹明b(rhb)是一种典型的人工合成的三苯基甲烷类阳离子碱性染料，又名玫瑰精b，俗称花粉红。由于具有致癌性，被世界卫生组织国际癌症研究机构列为三大致癌物之一，禁止被食用。

2、迄今为止，有一系列废水处理技术被开发利用，如生物降解、物理吸附和化学反应等。其中，硫酸盐基高级氧化技术(sr-aop)是一种尤为高效的降解水环境有机污染物的技术。近年来，很多过渡金属催化剂因其丰富的氧化还原位点、优良的导电性能和催化性能在激活pms降解有机污染物应用中大放光彩。然而，pms的稳定性使得其污染物降解性能较低。

技术实现思路

1、针对废水中降解罗丹明b染料存在的效率低和pms消耗大等问题，本发明提出一种mil68(fe)/mos2复合催化剂的制备方法及应用，即以二硫化钼为载体，二硫化钼具有丰富的硫空位和金属位点，利用原位合成法制备了高催化性能的mil-68(fe)/mos2，利用过硫酸盐基高级氧化技术对染料罗丹明b产生极佳的降解效果，15min降解效率可达99％左右，可用于去除水体中的罗丹明b。

2、一种mil68(fe)/mos2复合催化剂的制备方法，具体步骤如下：

3、(1)将钼酸钠二水合物和硫脲加入到去离子水混匀得到溶液a，采用乙酸调节溶液a的ph值为5.0～5.2，在温度190～210℃下反应23～24h，固液分离，固体依次经去离子水和乙醇洗涤，真空干燥即得二硫化钼；

4、(2)将氯化铁(ⅲ)三水合物和1,4对苯二甲酸加入到n,n-二甲基甲酰胺中混匀得到溶液b，将载体二硫化钼加入溶液b中混合均匀，在温度25～40℃、超声条件下反1～2h，再置于温度90～110℃反应110～120h，冷却至室温，固液分离，固体依次经n,n-二甲基甲酰胺和丙酮洗涤，真空干燥即得mil68(fe)/mos2复合催化剂。

5、所述步骤(1)钼酸钠二水合物和硫脲的摩尔比为2:5，溶液a中钼酸钠的浓度为0.05～0.1mol/l。

6、所述步骤(2)氯化铁(ⅲ)三水合物和1,4对苯二甲酸的摩尔比为1:2.0～2.5，溶液b中氯化铁(ⅲ)的浓度为0.08～0.1mol/l。

7、所述载体二硫化钼的加入量为mil68(fe)质量的5-30％。

8、所述步骤(2)超声功率为50～150w。

9、所述mil68(fe)/mos2复合催化剂在活化过硫酸盐在降解水体中染料罗丹明b中的应用。

10、本发明铁基金属有机框架材料(mil-68(fe))/二硫化钼复合催化剂降解染料罗丹明b的原理：通过硫空位促进高价金属向低价金属离子的价态转化，以支持活化pms产生高活性自由基和非自由基，进而攻击罗丹明b；反应式包括：

11、fe2++ hso5-→ fe3++ so4·- + oh-                                 (1)

12、fe3++ hso5-→ fe2++ so5·-+ h+                                   (2)

13、mo4+ + 2hso5-→ mo5++ 2hso4- +·o2-                              (3)

14、mo5+ + 2hso5-→ mo6++ 2hso4- +·o2-                              (4)

15、mo6++ ·o2- →mo4++ 1o2                                         (5)

16、so4·-+ oh-/h2o→ so42- + ·oh                                   (6)

17、so5·-+ 2h2o→ mo6++ 2hso4- +1.51o2                               (7)

18、fe2++ o2→ fe3++ ·o2-                                          (8)

19、fe3++ ·o2-→ fe2++ o2                                          (9)

20、·o2-+2h+→ 1o2 + h2o 2                                         (10)

21、2·o2- + 2h+ → 2·oh + o2                                     (11)

22、fe3+ + s2- / s22- → fe2+ + sn2- / sox                            (12)

23、mo6+ + s2- / s22- → mo6+ + sn2- / sox                            (13)

24、so4·-/·o2-/·oh/ 1o2+ pollutants → intermediates + co2 + h2o   (14)

25、本发明的有益效果是：

26、(1)本发明以无毒的铁基金属有机框架材料(mil-68(fe))与含有丰富硫空位和金属位点的二硫化钼相结合，利用水热反应原位合成，铁基金属有机框架材料(mil-68(fe))/二硫化钼复合催化剂具有良好的循环性能；

27、(2)本发明丰富活性位点的铁基金属有机框架材料(mil-68(fe))/二硫化钼复合催化剂，对染料罗丹明b具有极佳的降解效果，15min降解效率可达到99％左右。

技术特征：

1.一种mil68(fe)/mos2复合催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述mil68(fe)/mos2复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)钼酸钠二水合物和硫脲的摩尔比为2:5，溶液a中钼酸钠的浓度为0.05～0.1mol/l。

3.根据权利要求1所述mil68(fe)/mos2复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)氯化铁(ⅲ)三水合物和1,4对苯二甲酸的摩尔比为1:2.0～2.5，溶液b中氯化铁(ⅲ)的浓度为0.08～0.1mol/l。

4.根据权利要求1所述mil68(fe)/mos2复合催化剂的制备方法，其特征在于：载体二硫化钼的加入量为mil68(fe)质量的5-30％。

5.根据权利要求1所述mil68(fe)/mos2复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)超声功率为50～150w。

6.权利要求1～5任一项所述制备方法所制备的mil68(fe)/mos2复合催化剂在活化过硫酸盐在降解水体中染料罗丹明b中的应用。

技术总结
本发明涉及一种MIL68(Fe)/MoS2复合催化剂的制备方法及应用，属于水净化材料技术领域。本发明将钼酸钠二水合物和硫脲加入到去离子水混匀得到溶液A，采用乙酸调节溶液A的pH值为5.0～5.2，在温度190～210℃下反应23～24h，固液分离，固体依次经去离子水和乙醇洗涤，真空干燥即得二硫化钼；将氯化铁(Ⅲ)三水合物和1,4对苯二甲酸加入到N,N‑二甲基甲酰胺中混匀得到溶液B，二硫化钼加入溶液B中混合均匀，在温度25～40℃、超声条件下反应1～2h，再置于温度90～110℃反应110～120h，冷却至室温，固液分离，固体依次经N,N‑二甲基甲酰胺和丙酮洗涤，真空干燥即得MIL68(Fe)/MoS2复合催化剂。本发明MIL68(Fe)/MoS2催化剂具有丰富的活性位点，对活化过硫酸盐(PMS)降解染料罗丹明B具有极佳的降解效果，降解效率可达到98％以上。

技术研发人员：胡天丁,陈欣宇,陕绍云,蒋丽红,骆飞扬,杜国华,张宇晨
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15