CN109590027A - 一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109590027A CN109590027A CN201910047019.4A CN201910047019A CN109590027A CN 109590027 A CN109590027 A CN 109590027A CN 201910047019 A CN201910047019 A CN 201910047019A CN 109590027 A CN109590027 A CN 109590027A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- mos
- hemin
- heterogeneous fenton
- modified acrylic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229940025294 hemin Drugs 0.000 claims abstract description 32
- BTIJJDXEELBZFS-QDUVMHSLSA-K hemin Chemical compound CC1=C(CCC(O)=O)C(C=C2C(CCC(O)=O)=C(C)\C(N2[Fe](Cl)N23)=C\4)=N\C1=C/C2=C(C)C(C=C)=C3\C=C/1C(C)=C(C=C)C/4=N\1 BTIJJDXEELBZFS-QDUVMHSLSA-K 0.000 claims abstract description 31
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 claims abstract description 21
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- -1 thio ammonium molybdate Chemical compound 0.000 claims abstract description 10
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000037396 body weight Effects 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims 1
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 abstract description 25
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 1
- SFZULDYEOVSIKM-UHFFFAOYSA-N chembl321317 Chemical group C1=CC(C(=N)NO)=CC=C1C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)C(=N)NO)O1 SFZULDYEOVSIKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 14
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 12
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 229910001139 Telluric iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- JQRLYSGCPHSLJI-UHFFFAOYSA-N [Fe].N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 Chemical compound [Fe].N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 JQRLYSGCPHSLJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001126 alginic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 239000000783 alginic acid Substances 0.000 description 1
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N chembl402140 Chemical compound Cl.C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=C\C(=N/CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 239000011806 microball Substances 0.000 description 1
- VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L molybdic acid Chemical compound O[Mo](O)(=O)=O VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005588 protonation Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/34—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of chromium, molybdenum or tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法。所述催化剂外观呈纤维状，由改性聚丙烯腈纤维作为载体同时负载MoS2和氯化血红素(hemin)构成。制备方法包括：首先使用含有偕胺肟基团的改性聚丙烯腈纤维与hemin的DMF/水混合溶液进行反应，再将所得纤维在酸性条件下与钼源四硫代钼酸铵进行反应，得到MoS2增强非均相Fenton光催化剂。本发明催化剂适用于染料等水中有机污染物的氧化降解反应，与现有技术相比，本发明中引入的MoS2能够显著增强非均相Fenton催化剂对有机污染物的吸附性能和可见光催化活性。
Description
技术领域
本发明属于光催化与废水处理技术领域，具体为一种用于废水中染料等有机污染物氧化降解领域的MoS2增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法。
背景技术
非均相Fenton技术在处理高浓度、难降解、有毒有害废水方面受到广泛关注，其中铁离子载体涉及粘土、沸石、离子交换树脂、海藻酸凝胶微球、Nafion膜和聚丙烯腈纤维等材料。其中聚丙烯腈纤维具有廉价易得、物化性能优异的和应用方式灵活等独特优势，而且能够通过侧链氰基的化学改性引入活性基团，通过配位负载Fe离子制备的非均相Fenton催化剂显示出一定的可见光催化活性。另一方面，铁卟啉作为一类具有含氮芳香性大π环结构的有机配合物，具有优异的光、热和化学稳定性，将其代替铁离子制备的非均相Fenton催化剂显示出比单独Fe离子催化剂更高的催化活性。中国发明专利(201610855881.4)公开了一种聚丙烯腈纤维-hemin仿生催化剂，所述催化剂适用于染料等水中有机污染物的氧化降解反应，而且纤维载体能够通过模拟酶的化学微环境显著提高铁卟啉的催化活性。但是目前制约非均相Fenton催化体系的瓶颈问题仍是缓慢的Fe3+向Fe2+的还原反应，尽管通过光辐射可加速Fe3+和Fe2+之间的催化循环，其仍存在对太阳光尤其是可见光利用效率较低的问题。另一方面，非均相Fenton体系的反应主要发生在固液界面，如何增加催化剂对H2O2和污染物的吸附能力也是提高其催化活性的可行策略之一。
MoS2作为一种窄带隙氧化型半导体，尽管其本身存在电子-空穴对复合率高、量子效率低等不足，但其可以作为助催化剂显著提高纳米二氧化钛等光催化剂的可见光催化活性。MoS2不仅具有良好的化学稳定性和热稳定性能，而且能够吸收可见光并向光催化剂传递电子，同时因其含有大量不饱和S而具有很强的吸附性。这些特点使MoS2在作为助催化剂提高非均相Fenton体系光催化活性方面显示出良好的应用潜力，但是相关方面的研究仍鲜见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于水中染料等有机污染物处理的具有可见光催化活性的高效非均相Fenton催化剂，该催化剂具有制备方法简单、成本低、光催化效率高以及使用稳定性强等特点。
本发明所采用的技术方案，是使用增重率为14-30％的偕胺肟改性聚丙烯腈纤维作为基材，与MoS2能带位置匹配的天然铁卟啉化合物氯化血红素(hemin)作为Fe源，构建高效的MoS2增强非均相Fenton光催化剂。首先使改性聚丙烯腈纤维与hemin进行反应，再将得到的纤维质子化后与MoS2源四硫代钼酸铵反应后形成，具体步骤为：
1)按重量比1∶(0.066-0.196)取偕胺肟改性聚丙烯腈纤维和hemin，将上述两种物质加入到体积比为1∶4的DMF/水混合溶液中，在40-60℃和搅拌条件下反应1-2.5h后取出，并用DMF和蒸馏水反复洗涤烘干后得到改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂。
2)按重量比1∶(0.26-1.30)取步骤1得到的改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂和四硫代钼酸铵，将改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂置于pH＝2的盐酸水溶液中，在常温下搅拌反应30-50min，然后向该体系中加入规定量的四硫代钼酸铵，继续搅拌反应30-50min。
3)将步骤2得到的混合物置于90℃密闭条件下搅拌反应3h，然后取出并用蒸馏水反复清洗烘干后得到MoS2增强非均相Fenton光催化剂。
与现有的非均相Fenton催化剂相比，本发明的有益效果在于：
1)MoS2能够吸收可见光产生光生电子和空穴，并且能够将电子传递于能带匹配的hemin，后者接受光生电子后能够大幅度促进Fe3+向Fe2+的转换，从而克服了Fenton体系中Fe3+/Fe2+循环的瓶颈问题，显著提高其活化H2O2产生含氧自由基并氧化降解有机污染物的速率。
2)hemin作为电子受体能够促进MoS2中光生电子和空穴的分离，通过抑制其电子空穴对的复合提高了MoS2本身的光催化活性，从而实现了两者之间的协同催化效应。
3)MoS2中不饱和S具有很强的吸附特性，能够将H2O2和有机污染物吸附至非均相Fenton催化剂界面参与反应，从而通过增强催化剂的吸附性能进一步提高其光催化活性。
附图说明
图1为本发明中所述催化剂实施例二与改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂吸附染料性能比较(测试条件：罗丹明B染料：0.02mmol/L，H2O2：3.0mmol/L，催化剂：10.0g/L，pH＝6.0，温度：25℃，暗态)
图2为本发明中所述催化剂的三种实施例与改性聚丙烯腈纤维负载单独hemin或MoS2催化剂的催化活性比较(测试条件：罗丹明B染料：0.02mmol/L，H2O2：3.0mmol/L，催化剂：10.0g/L，pH＝6.0，温度：25℃，可见光强度为7.075mW/cm2)。
图3为本发明中所述催化剂实施例二在不同pH值条件下对染料降解的催化活性比较(测试条件：罗丹明B染料：0.02mmol/L，H2O2：3.0mmol/L，催化剂：10.0g/L，温度：25℃，可见光强度为7.075mW/cm2)。
图4为本发明中所述催化剂实施例二对不同结构的染料降解催化活性比较(测试条件：染料浓度：0.02mmol/L，H2O2：3.0mmol/L，催化剂：10.0g/L，pH＝6.0，温度：25℃，可见光强度为7.075mW/cm2)。
图5为本发明中所述催化剂实施例二在染料降解中的重复使用性能(测试条件：罗丹明B染料：0.02mmol/L，H2O2：3.0mmol/L，催化剂：10.0g/L，pH＝6.0，温度：25℃，可见光强度为7.075mW/cm2)。
具体实施方式
下面将结合实施例及附图进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例一：
1)精确称取增重率为30％的偕胺肟改性聚丙烯腈纤维0.5g，将其置于50ml浓度为3.0mmol/L hemin的DMF/水(体积比为1∶4)混合溶液中，在50℃和搅拌条件下反应2h后取出，并用DMF和蒸馏水反复洗涤烘干后得到改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂。
2)将步骤1得到的改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂置于50ml水中，用盐酸调节体系的pH＝2，在常温下搅拌40min后，再向该体系中加入浓度为0.03mmol/L的四硫代钼酸铵，再搅拌40min。
3)将步骤2得到的催化剂置于90℃密闭条件下搅拌3h，然后取出并用蒸馏水反复清洗烘干后得到第一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂。
催化剂铁、钼含量的测定：准确称取0.057g催化剂，溶于15mL浓HNO3溶液24h后，直至无色，使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定溶液中的铁、钼浓度，并依此计算出催化剂上铁含量为0.618mg/g，钼含量为8.24mg/g。
实施例二：
将实施例一步骤2中四硫代钼酸铵浓度调整为0.038mmol/L，其余同实施例一，得到第二种MoS2增强非均相Fenton光催化剂。经测定和计算，催化剂上铁含量为0.811mg/g，钼含量为10.36mg/g。
实施例三：
将实施例一步骤2中四硫代钼酸铵浓度调整为0.05mmol/L，其余同实施例一，得到第三种MoS2增强非均相Fenton光催化剂。经测定和计算，催化剂上铁含量为0.982mg/g，钼含量为12.14mg/g。
实施例四：
将实施例二步骤1中hemin浓度调整为1.0mmol/L，其余同实施例二，得到第四种MoS2增强非均相Fenton光催化剂。经测定和计算，催化剂上铁含量为0.413mg/g，钼含量为11.15mg/g
实施例五：
将实施例二步骤1中hemin浓度调整为2.0mmol/L，其余同实施例二，得到第五种MoS2增强非均相Fenton光催化剂。经测定和计算，催化剂上铁含量为0.512mg/g，钼含量为10.84mg/g
选取实施例一至三所得的MoS2增强非均相Fenton光催化剂进行催化活性考察，利用其对废水中染料降解率来进行测定。本发明催化剂活性考察的具体方法是：将催化剂置于染料的水溶液中，使其在可见光和H2O2存在条件下进行光催化降解反应，根据染料浓度的变化计算其降解率，并以染料降解率数值评价催化剂的催化活性。图1显示了暗态条件下改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂和实施例二对染料吸附性能的比较。可以看出，实施例二对染料具有较大的吸附能力，60min时的染料吸附量达到2.64×10-4mmol/g，是相同条件下改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂的8倍(0.33×10-4mmol/g)。这说明MoS2中具有很强吸附特性的不饱和S，能够大幅度增强非均相Fenton光催化剂对染料的吸附能力，这有利于该体系光催化活性的提升。
图2显示，本发明所述三种实施例均显示出远高于改性聚丙烯腈纤维负载单独hemin或MoS2催化剂的光催化活性，这应该是由于MoS2能够将光生电子传递于能带匹配的hemin，不仅有利于MoS2中光生电子和空穴的分离，而且促进了hemin与H2O2的Fenton反应过程中Fe3+向Fe2+的转换，通过MoS2与hemin的协同催化增加了体系的光催化活性，说明通过MoS2增强非均相Fenton光催化剂的光催化活性是有效的。
图3显示，实施例二在pH 3.0-9.0的范围内均显示出较高的光催化活性，尤其在pH值为9.0时仍有95％的染料发生了降解反应，改善了传统Fenton体系碱性条件下光催化活性明显降低的不足。这说明MoS2不仅增强了非均相Fenton光催化剂的催化活性，而且改善了其pH适用范围，使其在较宽的pH范围内均具有很高的催化活性。
图4显示，本发明催化剂能够适用于多种不同结构染料的氧化降解反应中，对染料污染物的去除具有一定的通用性。实施例二对罗丹明B、罗丹明6G、亚甲基蓝和活性红四种染料的氧化降解均具有明显的光催化活性，反应90min染料降解率均超过90％。此外，本发明催化剂还具有良好的重复使用性能。图5表明，本发明催化剂实施例二在连续5次对染料罗丹明B的氧化降解过程中，其催化活性没有发生降低现象，说明其可以多次应用于染料废水的氧化降解处理中，具有良好的实用性，工业化应用具有明显的经济效益。
Claims (4)
1.一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂，其特征在于该催化剂呈纤维状，由含有偕胺肟基团的改性聚丙烯腈纤维与hemin和MoS2构成，其中铁含量为0.413-0.982mg/g，钼含量为8.24-12.14mg/g。
2.一种如权利要求1所述的MoS2增强非均相Fenton光催化剂的制备方法，其特征在于使用增重率为14-30％的偕胺肟改性聚丙烯腈纤维作为基材，具有如下步骤：
1)按重量比1∶(0.066-0.196)取偕胺肟改性聚丙烯腈纤维和hemin，将上述两种物质加入到体积比为1∶4的DMF/水混合溶液中，在40-60℃和搅拌条件下反应1-2.5h后取出，并用DMF和蒸馏水反复洗涤烘干后得到改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂；
2)按重量比1∶(0.26-1.30)取步骤1得到的改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂和四硫代钼酸铵，将改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂置于pH＝2的盐酸水溶液中，在常温下搅拌反应30-50min，然后向该体系中加入规定量的四硫代钼酸铵，继续搅拌反应30-50min；
3)将步骤2得到的混合物置于90℃密闭条件下搅拌反应3h，然后取出并用蒸馏水反复清洗烘干后得到MoS2增强非均相Fenton光催化剂。
3.根据权利要求2所述的MoS2增强非均相Fenton光催化剂的制备方法，其特征在于，所述hemin的浓度为1.0-3.0mmol/L。
4.根据权利要求2所述的MoS2增强非均相Fenton光催化剂的制备方法，其特征在于，所述四硫代钼酸铵的浓度为0.01-0.05mmol/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910047019.4A CN109590027B (zh) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910047019.4A CN109590027B (zh) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109590027A true CN109590027A (zh) | 2019-04-09 |
| CN109590027B CN109590027B (zh) | 2021-04-20 |
Family
ID=65966247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910047019.4A Active CN109590027B (zh) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109590027B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109999844A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-12 | 南京农业大学 | 一种MoS2/施威特曼石类芬顿复合催化剂、制备方法与应用 |
| CN112811536A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-05-18 | 华南理工大学 | 一种石墨毡负载二维层状纳米片的电芬顿阴极材料及其制备方法与应用 |
| CN113526753A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-22 | 南京工业大学 | 一种采用高压脉冲放电耦合二硫化钼处理含酚废水的方法 |
| CN114210347A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-03-22 | 兰州大学 | 一种基于多孔玻璃轻石负载的Fenton催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115138393A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 天津工业大学 | 一种原位合成的不规则mof光催化剂及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102909073A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-02-06 | 浙江理工大学 | 一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及其应用 |
| CN103551195A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-05 | 天津工业大学 | 一种偕胺肟改性聚丙烯腈纳米纤维膜双金属配合物催化剂及其制备方法 |
| CN104437657A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 天津工业大学 | 一种用于甲醛气体净化的纤维催化材料及其制备方法 |
| CN106268960A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-01-04 | 天津工业大学 | 一种聚丙烯腈纤维‑hemin仿生催化剂及其制备方法 |
| CN107930665A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-04-20 | 浙江工商大学 | 一种二维MoS2调控的光催化剂及其制备方法和应用 |
-
2019
- 2019-01-15 CN CN201910047019.4A patent/CN109590027B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102909073A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-02-06 | 浙江理工大学 | 一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及其应用 |
| CN103551195A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-05 | 天津工业大学 | 一种偕胺肟改性聚丙烯腈纳米纤维膜双金属配合物催化剂及其制备方法 |
| CN104437657A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 天津工业大学 | 一种用于甲醛气体净化的纤维催化材料及其制备方法 |
| CN106268960A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-01-04 | 天津工业大学 | 一种聚丙烯腈纤维‑hemin仿生催化剂及其制备方法 |
| CN107930665A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-04-20 | 浙江工商大学 | 一种二维MoS2调控的光催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| XIJIA YANG ET AL.: "High Efficient Photo-Fenton Catalyst of α-Fe2O3/MoS2 Hierarchical Nanoheterostructures: Reutilization for Supercapacitors", 《SCIENTIFIC REPORTS》 * |
| 董永春等: "改性PAN纤维与铁离子的配位结构及其对染料降解的催化作用", 《物理化学学报》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109999844A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-12 | 南京农业大学 | 一种MoS2/施威特曼石类芬顿复合催化剂、制备方法与应用 |
| CN112811536A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-05-18 | 华南理工大学 | 一种石墨毡负载二维层状纳米片的电芬顿阴极材料及其制备方法与应用 |
| CN115138393A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 天津工业大学 | 一种原位合成的不规则mof光催化剂及其制备方法 |
| CN113526753A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-22 | 南京工业大学 | 一种采用高压脉冲放电耦合二硫化钼处理含酚废水的方法 |
| CN114210347A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-03-22 | 兰州大学 | 一种基于多孔玻璃轻石负载的Fenton催化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109590027B (zh) | 2021-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109590027A (zh) | 一种MoS2增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法 | |
| CN106669759B (zh) | 磷硫共掺杂石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110180548A (zh) | 一维氧化铟中空纳米管/二维铁酸锌纳米片异质结复合材料及其在去除水体污染物中的应用 | |
| CN107376968B (zh) | 三氧化钨/氮化碳/氧化铋双z型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107224990A (zh) | 氮掺杂碳量子点修饰钨酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108532290A (zh) | 一种光催化功能织物的制备方法及其应用 | |
| CN108568314A (zh) | 一种可见光响应型g-C3N4/PDI光催化剂、其制备方法和应用 | |
| CN107029771B (zh) | 碳酸银/银/三氧化钨三元复合z型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105013518B (zh) | 一种用于废水处理的可见光强化的臭氧氧化复合催化剂的制备方法 | |
| CN108404995A (zh) | 多孔磁性复合羊毛负载铑掺杂BiOBr光催化剂的制备 | |
| CN104624222B (zh) | 用于处理染料废水的纳米CuO‑TiO2/沸石复合材料的制备方法 | |
| CN107413364A (zh) | 一种中空介孔核壳结构二氧化钛包覆石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN108176403A (zh) | 一种活性炭纤维负载Co3O4催化材料的制备方法 | |
| CN105344379B (zh) | 一种水滑石负载酞菁铁可见光‑芬顿催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108079993A (zh) | 氧化亚铁/氧化亚铜纳米复合材料的制备方法 | |
| CN110639610A (zh) | 一种富缺陷BiOCl/TPP复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106423216A (zh) | 一种碳量子点CQDs杂化CdIn2S4复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN108855105A (zh) | 铁酸锌-铁酸钴异质结复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106268960B (zh) | 一种聚丙烯腈纤维-hemin仿生催化剂及其制备方法 | |
| CN103623809A (zh) | 一种三元异质结1%Graphene-Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.55催化剂及其制备方法 | |
| CN102658141A (zh) | 一种用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂的制备方法 | |
| CN1552524A (zh) | 一种选择性氧化的光催化剂及其制备方法 | |
| CN102553649A (zh) | 17β-雌二醇分子印迹银掺杂的TiO2纳米管及其制备方法 | |
| CN108940349A (zh) | 利用铬酸银/硫掺氮化碳z型光催化剂去除染料污染物的方法 | |
| CN107555526A (zh) | 一种复合可见光催化剂处理含铬废水的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |