CN110180560A - 一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110180560A CN110180560A CN201910454724.6A CN201910454724A CN110180560A CN 110180560 A CN110180560 A CN 110180560A CN 201910454724 A CN201910454724 A CN 201910454724A CN 110180560 A CN110180560 A CN 110180560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bismuth
- preparation
- molybdenum sulfide
- sphere
- mixed system
- 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
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 48
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 150000001621 bismuth Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 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 claims description 14
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 claims description 14
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims description 13
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 12
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 8
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 8
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 7
- ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 2-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1Cl ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 3
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 3
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 claims description 3
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 claims description 3
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical group [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims description 2
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 claims description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229940076134 benzene Drugs 0.000 claims 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical group [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 abstract 1
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- -1 hydroxyl radical free radical Chemical class 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- NNLOHLDVJGPUFR-UHFFFAOYSA-L calcium;3,4,5,6-tetrahydroxy-2-oxohexanoate Chemical compound [Ca+2].OCC(O)C(O)C(O)C(=O)C([O-])=O.OCC(O)C(O)C(O)C(=O)C([O-])=O NNLOHLDVJGPUFR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910019626 (NH4)6Mo7O24 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- CXOFVDLJLONNDW-UHFFFAOYSA-N Phenytoin Chemical compound N1C(=O)NC(=O)C1(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 CXOFVDLJLONNDW-UHFFFAOYSA-N 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
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical group Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229960002036 phenytoin Drugs 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003335 steric effect Effects 0.000 description 1
- RBWFXUOHBJGAMO-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenebismuth Chemical compound [Bi]=S RBWFXUOHBJGAMO-UHFFFAOYSA-N 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
- B01J27/047—Sulfides with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
- B01J27/051—Molybdenum
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0027—Powdering
- B01J37/0036—Grinding
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
-
- 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
- C02F1/722—Oxidation by peroxides
-
- 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
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- 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
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
- C02F2101/345—Phenols
-
- 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
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- 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
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- 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
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- 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
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/026—Fenton's reagent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供了一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂及其制备方法和应用，所述方法包括以下步骤：(1)将钼酸盐、铋盐和硫脲在去离子水中溶解，分散均匀，得到混合体系A；(2)将混合体系A置于密闭的反应容器中，在温度180‑220℃下进行水热反应，水热反应时间不少于18小时，得到混合体系B；(3)将混合体系B用去离子水和有机溶剂交替洗涤后烘干，得到所述纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂。本发明的本发明方法操作简单，成本低。本发明的催化剂具有典型的纳米棒包覆小球结构，有大的比表面积，具有高的H2O2利用率；且具有很好的催化活性和稳定性，属于固体催化剂，便于与水分离，便于回收循环利用。
Description
技术领域
本发明属于水处理催化剂材料制备与应用领域，具体涉及一种纳米棒状铋 掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
环境和能源是当今世界两大热点主题。芬顿反应的环境意义在于能够利用 其反应过程中产生的羟基自由基破坏有机污染物结构。而经典的芬顿反应由于 其速率限制步骤的存在，不仅中性条件下反应活性差，而且存在严重的能量浪 费问题。比如H2O2最终被无效氧化分解为氧气，使其利用率低下；铁离子不断 消耗，最终形成大量铁泥，既浪费资源又增加处理能耗。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种纳米棒状铋掺 杂硫化钼球体多相芬顿催化剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种芬顿催化剂的制备方法， 所述方法包括以下步骤：
(1)将钼酸盐、铋盐和硫脲在去离子水中溶解，分散均匀，得到混合体系 A；
(2)将混合体系A置于密闭的反应容器中，在温度180-220℃下进行水热 反应，水热反应时间不少于18小时，得到混合体系B；
(3)将混合体系B用去离子水和有机溶剂交替洗涤后烘干，得到所述纳米 棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂。
所述方法用钼酸盐、铋盐和硫脲(CH4N2S)分别作为钼源、铋源和硫源， 超声处理后，通过原位掺杂的水热过程制备催化剂。本发明方法操作简单，成 本低。
优选地，步骤(1)中，所述钼酸盐、铋盐的用量为：钼酸盐中钼元素和铋 盐中铋元素的摩尔比为7:10-5。
更优选地，步骤(1)中，所述钼酸盐、铋盐的用量为：钼酸盐中钼元素和 铋盐中铋元素的摩尔比为1:1。
优选地，硫脲的用量为：铋盐中铋元素和硫脲的摩尔比为1：3-6。
更优选地，硫脲的用量为：铋盐中铋元素和硫脲的摩尔比为1：5。
当钼酸盐、铋盐和硫脲用量符合上述关系时，制备得到的纳米棒状铋掺杂 硫化钼球体多相芬顿催化剂的性能更好且节省原料。
优选地，所述钼酸盐为钼酸铵((NH4)6Mo7O24)，所述铋盐为硝酸铋 (Bi(NO3)3)。
优选地，步骤(1)中，分散均匀的方法为：搅拌或者超声处理中的至少一 种，超声处理的时间为20-40min，超声处理的温度为30-50℃，搅拌的温度为 30-50℃。
更优选地，步骤(1)中，超声处理的时间为30min，超声处理的温度为45℃。
优选地，步骤(2)中，水热反应时间20-25h。
优选地，步骤(2)中，水热反应温度为200℃。
优选地，步骤(2)中，所述密闭容器为高压反应釜。
优选地，步骤(3)中，烘干温度为60-100℃，烘干时间为4-20小时。
更优选地，步骤(3)中，烘干温度为60℃，烘干时间为5小时；
优选地，步骤(1)中，所述混合体系A中，铋盐的浓度以铋元素计量为 0.005-0.025mol/L。
更优选地，所述混合体系A中，铋盐的浓度以铋元素的计量为0.01mol/L。
优选地，步骤(3)中，所述有机溶剂为无水乙醇。
优选地，步骤(3)中，烘干后，研磨得到所述纳米棒状铋掺杂硫化钼球体 多相芬顿催化剂。
本发明还提供一种上述任一所述方法制备得到的纳米棒状铋掺杂硫化钼球 体多相芬顿催化剂。
本发明方法制备得到的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂具有典 型的纳米棒包覆小球结构，即硫铋纳米棒均匀分散负载并嵌联在片层花状MoS2基底表面。该催化剂的特殊构造使催化剂片层MoS2基底上的π电子被活化迁移 形成电子极性分布中心，且附着在层片状MoS2球表面的纳米棒有大的比表面 积，同时还作为反应位点被极大地暴露在催化剂表面，给污染物和H2O2提供了 充分与活性位点接触的机会。
本发明还提供一种上述任一所述纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化 剂在降解水中有机污染物中的应用。
本发明所述的纳米棒状铋掺杂硫化钼球多相芬顿催化剂水中用于降解有机 污染物，可在不添加H2O2等外加试剂的情况下，使水中产生H2O2直接降解掉 部分有机污染物；在添加H2O2的情况下，可以提高H2O2的利用率，提高有机 物的降解效果，可应用在环境修复领域。
本发明还提供一种水中有机污染物的降解方法，所述方法包括以下步骤： 向含有有机污染物的水体中添加上述所述的纳米棒状铋掺杂硫化钼球多相芬顿 催化剂，并混合均匀。
优选地，所述有机污染物包括罗丹明B(RhB)、2-氯苯酚、亚甲基蓝(MB)、 甲基橙(MO)、苯妥英中的至少一种。
更优选地，所述方法包括以下步骤：向含有有机污染物的水体中添加上述 所述的纳米棒状铋掺杂硫化钼多相芬顿催化剂和H2O2，并混合均匀。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多 相芬顿催化剂的制备方法及应用，本发明的制备方法工艺简单，成本低；本发 明的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂无需外加能量便能进行有机物 降解，极大节约有机污染物的处理能耗成本，且反应过程不需要将体系的酸碱 度(pH值)调至2-3这种苛刻条件，在中性室温条件下对于难降解的有机污染 物就具有很好的降解去除效果，不会产生铁泥等固体异物，不需要异物清除装 置；本发明的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂具有特殊的纳米棒包 覆小球结构，其活性组分极大暴露在催化剂表面，具有对污染物和H2O2的易接 触性，不受空间位阻效应和毛细现象的明显影响；本发明的纳米棒状铋掺杂硫 化钼球体多相芬顿催化剂在降解污染物的过程中具有高的H2O2利用率；本发明 的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂在去除有机污染物的过程中具有 很好的稳定性且属于固体催化剂，便于与水分离，便于回收循环利用。
附图说明
图1为本发明实施例制备得到的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化 剂的扫描电镜(SEM)图。
图2为本发明实施例制备得到的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化 剂的透射电镜(TEM)图。
图3为本发明实施例制备得到的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化 剂对于RhB、2-CP的降解结果图。
图4为本发明实施例制备得到的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化 剂降解RhB重复活性的结果图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对 本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂 (CN-Bi-MoS2)的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将4.85g的Bi(NO3)3·5H2O、1.77g的(NH4)6Mo7O24·4H2O和3.78g CH4N2S加入到180ml去离子水中，45℃条件下搅拌30分钟混匀，得到混合体 系A；再经45℃条件下超声处理30分钟，随后45℃条件下搅拌30分钟得到混 合体系A；
(2)将混合体系A转移至高压釜中，在200℃下进行水热反应，时间为24 小时，得到混合体系B；
(3)将混合体系B用去离子水和无水乙醇交替洗涤后于60-100℃烘干4-20 h，研磨后得到所述纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂。
对实施例1制备得到的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂进行扫 描电镜表征，如图1所示，为实施例1制备得到的CN-Bi-MoS2的低倍扫描电镜 图(SEM)，从图中可以看出CN-Bi-MoS2中的纳米棒状硫化铋负载掺杂在了层 片状硫化钼球上。
如图2所示，为实施例1制备得到的CN-Bi-MoS2的高倍扫描电镜图(TEM)， 可看出该催化剂具有典型的纳米棒包覆小球结构，即纳米棒状硫化铋负载掺杂 在了层片状硫化钼球基底上。
实施例2
作为本发明实施例1的一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂的 制备方法，本实施例与实施例的唯一区别为：步骤(2)中水热反应的温度为 180℃。
实施例3
作为本发明实施例1的一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂的 制备方法，本实施例与实施例的唯一区别为：步骤(2)中水热反应的温度为 220℃。
实施例4
作为本发明实施例的一种水中有机污染物的降解方法，所述方法包括以下 步骤：将0.05g实施例1制备得到的CN-Bi-MoS2投入50mL10ppm污染物溶液 中，维持自然pH，为6.5，恒温35℃，连续搅拌开始芬顿反应。
上述的污染物分别为罗丹明B(RhB)、2-氯苯酚(2-CP)。
在不同的时间点取样检测污染物的浓度，实验结果如图3所示，10分钟时， RhB的降解率达到了100％，120分钟时2-CP的降解率达到了68.2％。在上述 CN-Bi-MoS2芬顿体系中，没有外源的H2O2加入，污染物是CN-Bi-MoS2由含有 溶解氧水体中原位产生的H2O2在CN-Bi-MoS2不同位点还原羟基自由基所降解 的，相比于其他芬顿催化剂对污染物的降解率高且无需加入H2O2，可以节省较 多的成本。
实施例5
作为本发明实施例的一种水中罗丹明B的降解方法，所述方法包括以下步 骤：
(1)将0.05g实施例1制备的CN-Bi-MoS2投入50mL的10ppm的罗丹明 B溶液中，维持自然pH，为6.5，恒温35℃，连续搅拌开始芬顿反应60分钟；
(2)反应60分钟后固液分离，将分离出的CN-Bi-MoS2催化剂投入50mL 同步骤(1)等浓度的罗丹明B溶液中，维持自然pH，为6.5，恒温35℃，连续 搅拌开始芬顿反应60分钟；
(3)重复步骤(2)。
检测罗丹明B的降解率，结果如图4所示，从图中可以看出催化剂连续循 环运行多次，其对于RhB的降解活性并没有显著下降，循环使用6次，每次降 解的时间为1小时，使用6次后对RhB降解率依然维持在95.0％以上，以上结 果充分体现了纳米棒状铋掺杂硫化钼球体CN-Bi-MoS2比其他芬顿催化剂具有 的稳定性优势，可以回收利用且保持很好的催化性能，可以应用于实际微污染 水体的处理。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本 发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的 普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而 不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将钼酸盐、铋盐和硫脲在去离子水中溶解，分散均匀，得到混合体系A；
(2)将混合体系A置于密闭的反应容器中，在温度180-220℃下进行水热反应，水热反应时间不少于18小时，得到混合体系B；
(3)将混合体系B用去离子水和有机溶剂交替洗涤后烘干，得到纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钼酸盐、铋盐的用量为：钼酸盐中钼元素和铋盐中铋元素的摩尔比为7:10-5，硫脲的用量为：铋盐中铋元素和硫脲的摩尔比为1：3-6。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钼酸盐为钼酸铵，所述铋盐为硝酸铋。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烘干温度为60-100℃，烘干时间为4-20小时；步骤(1)中，分散均匀的方法为：搅拌或者超声处理中的至少一种，超声处理的时间为20-40min，超声处理的温度为30-50℃，搅拌的温度为30-50℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合体系A中，铋盐的浓度以铋元素计量为0.005-0.025mol/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钼酸盐、铋盐的用量为：钼酸盐中钼元素和铋盐中铋元素的摩尔比为1:1，硫脲的用量为：铋盐中铋元素和硫脲的摩尔比为1：5；
步骤(2)中，所述密闭容器为高压反应釜，水热反应温度为200℃，水热反应时间20-25h；
步骤(3)中，烘干温度为60℃，烘干时间为5小时；步骤(3)中，所述有机溶剂为无水乙醇；
步骤(1)中，所述混合体系A中，铋元素的浓度为0.01mol/L。
7.一种如权利要求1-6任一所述制备方法制备得到的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂。
8.一种如权利要求7所述的纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂在降解水中有机污染物中的应用。
9.一种降解水中有机污染物的方法：其特征在于，所述方法包括以下步骤：
向含有有机污染物的水体中添加如权利要求7所述的纳米棒状铋掺杂硫化钼球多相芬顿催化剂，并混合均匀。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
向含有有机污染物的水体中添加如权利要求7所述的纳米棒状铋掺杂硫化钼多相芬顿催化剂和H2O2，并混合均匀；所述有机污染物包括罗丹明B、2-氯苯酚、亚甲基蓝、甲基橙、苯妥英中的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910454724.6A CN110180560B (zh) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | 一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910454724.6A CN110180560B (zh) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | 一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110180560A true CN110180560A (zh) | 2019-08-30 |
| CN110180560B CN110180560B (zh) | 2022-02-15 |
Family
ID=67718386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910454724.6A Active CN110180560B (zh) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | 一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110180560B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112675805A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-04-20 | 西北师范大学 | 一种羟基磷灰石纳米线复合二硫化钼吸附剂的制备方法 |
| CN114351170A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-04-15 | 江苏第二师范学院 | 一种铋掺杂二硫化钼纳米材料的制备方法及应用 |
| CN116328754A (zh) * | 2023-04-13 | 2023-06-27 | 广州大学 | 一种溶解氧活化催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103641169A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-03-19 | 江苏大学 | 一种Bi2S3-MoS2纳米异质结构的合成方法 |
| CN108295872A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-07-20 | 新疆大学 | 一种水热法制备Bi2S3/1T@2H-MoS2的方法 |
| CN108878159A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-11-23 | 江苏大学 | 2d/1d结构二硫化钼/硫化铋纳米复合材料制备方法 |
| CN109553181A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-02 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种利用三价钼产生自由基的方法及其处理有机废水的方法 |
| US20190127883A1 (en) * | 2017-10-26 | 2019-05-02 | Soochow University | Iodine doped bismuthyl carbonate nanosheet and molybdenum disulfide modified carbon nanofiber composites, preparation method and application thereof |
| CN109772370A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-21 | 华东理工大学 | 一种净水用颗粒催化剂及其制备方法和应用 |
-
2019
- 2019-05-28 CN CN201910454724.6A patent/CN110180560B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103641169A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-03-19 | 江苏大学 | 一种Bi2S3-MoS2纳米异质结构的合成方法 |
| US20190127883A1 (en) * | 2017-10-26 | 2019-05-02 | Soochow University | Iodine doped bismuthyl carbonate nanosheet and molybdenum disulfide modified carbon nanofiber composites, preparation method and application thereof |
| CN108295872A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-07-20 | 新疆大学 | 一种水热法制备Bi2S3/1T@2H-MoS2的方法 |
| CN108878159A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-11-23 | 江苏大学 | 2d/1d结构二硫化钼/硫化铋纳米复合材料制备方法 |
| CN109553181A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-02 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种利用三价钼产生自由基的方法及其处理有机废水的方法 |
| CN109772370A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-21 | 华东理工大学 | 一种净水用颗粒催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王永剑 等: "MoS2/Bi2S3异质结光催化剂的制备及其光催化性能", 《化工环保》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112675805A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-04-20 | 西北师范大学 | 一种羟基磷灰石纳米线复合二硫化钼吸附剂的制备方法 |
| CN112675805B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-04-19 | 西北师范大学 | 一种羟基磷灰石纳米线复合二硫化钼吸附剂的制备方法 |
| CN114351170A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-04-15 | 江苏第二师范学院 | 一种铋掺杂二硫化钼纳米材料的制备方法及应用 |
| CN116328754A (zh) * | 2023-04-13 | 2023-06-27 | 广州大学 | 一种溶解氧活化催化剂及其制备方法和应用 |
| CN116328754B (zh) * | 2023-04-13 | 2024-06-11 | 广州大学 | 一种溶解氧活化催化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110180560B (zh) | 2022-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110180560A (zh) | 一种纳米棒状铋掺杂硫化钼球体多相芬顿催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110142051A (zh) | 一种硫化锌负载硫化钼催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105562053B (zh) | 一种宏观气凝胶光催化剂材料的制备方法 | |
| CN106944053A (zh) | 一种污泥炭基类Fenton催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106076335A (zh) | 一种非均相Fenton催化剂的制备方法和应用 | |
| CN102626627A (zh) | 一种活性炭负载亚铁的非均相芬顿试剂氧化催化剂的制备方法 | |
| CN110465544B (zh) | 一种修复六价铬污染耕地土壤的方法 | |
| CN109012671A (zh) | 一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法 | |
| CN110202162A (zh) | 采用硫化纳米铁修复六价铬污染地下水的方法 | |
| CN107999023A (zh) | 载钴有序介孔碳材料的制备方法及其在催化Oxone降解罗丹明B废水中的应用 | |
| CN109289851A (zh) | 一步合成法制备Fe3O4/介孔碳复合材料及其催化氧化降解磺胺二甲基嘧啶的方法 | |
| CN112958108B (zh) | 一种磁性氧缺位纳米笼状铁锰复合催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN105903462A (zh) | 一种合成二氧化钛/石墨烯纳米复合材料的方法 | |
| CN108393083A (zh) | 一种用于污水处理的钒酸铋光催化剂及制备方法 | |
| CN106582626A (zh) | 一种新型银离子掺杂TiO2复合材料的制备方法及应用 | |
| CN106064962A (zh) | 利用污泥和粉煤灰制备催化粒子电极的方法及应用 | |
| CN107185577A (zh) | 具有可见光响应非均相Fenton铁酸锌复合光催化剂材料的制备方法 | |
| CN105617995A (zh) | 一种氨三乙酸修饰的磁性氧化石墨烯复合材料的制备方法及其用途 | |
| CN104841451A (zh) | 一种MnO2掺杂Cu介孔材料的制备及其在类芬顿水处理高级氧化技术中的应用 | |
| CN113231083A (zh) | 一种用于非均相电芬顿处理有机废水工艺的催化剂 | |
| CN108786810A (zh) | 一种磁性硅酸铜及其在催化降解亚甲基蓝废水中的应用 | |
| CN105879896B (zh) | Cu3B2O6/g‑C3N4异质结光催化剂的制备方法及其降解亚甲基蓝染料废水的方法 | |
| CN109626518A (zh) | 磁性石墨烯基Fen+三维电极非均相电Fenton处理印染废水的方法 | |
| CN103962160B (zh) | 一种碳基固体酸的芬顿载体及其制备方法和应用 | |
| CN113441142A (zh) | 一种富含氧空位的石墨烯负载多孔纳米氧化铁电催化剂的制备方法及应用 |
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 |