一种芬顿助催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种芬顿助催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一种含有CuS和Cu

【技术实现步骤摘要】
一种芬顿助催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及助催化剂材料领域，尤其是涉及一种芬顿助催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着全球工业化及经济的高速发展，水体污染问题日益严峻。其中，有机污染物具有种类多，毒性大，难分解等特点，成为当前废水中的主要污染物。目前，处理有机污染物的方法主要有：光催化降解法，生物催化降解法，物理吸附法，芬顿催化降解法等。其中，芬顿催化因其降解效率高，对设备要求低，操作简单的等优点而备受关注。但传统的芬顿试剂（Fe2++H2O2）在处理污水时存在催化剂利用率低并伴随大量铁泥的产生等弊端。助催化剂是一种不具有活性或几乎没有活性但可以改变催化剂某些性质的物质，助催化剂的加入可以明显提高铁离子的循环，从而提高催化剂的利用率并减少铁泥的产生。目前，在各类传统芬顿催化剂中加入助催化剂以提高催化效率的文章频繁报道，例如：有机酸，零价金属，MoO2等，但经检索，同时含有CuS和Cu9S8的铜系硫化物的芬顿助催化剂与应用的文章还未见报道。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种材料价廉易得、合成工艺简单、能有效提高催化效果的芬顿助催化剂及其制备方法和应用。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案一是：一种芬顿助催化剂，所述助催化剂由CuS和Cu9S8组成。本专利技术的技术方案二是：一种如上所述的芬顿助催化剂的制备方法，按以下步骤进行：S1:将一定摩尔质量的CuCl2•2H2O溶解于适量的去离子水中并进行磁力搅拌，搅拌过程中依次缓慢加入一定体积的1MHCl和一定摩尔质量的TAA；S2:搅拌完毕后将得到的溶液转入高压釜内，进行水热处理；S3:用乙醇和去离子水进行洗涤，洗涤完毕后真空干燥得到干燥产物，取出干燥产物研磨后即得到芬顿助催化剂。进一步的，步骤S1中CuCl2•2H2O的量为4.8mmol，去离子水的量为20ml。进一步的，步骤S1中加入HCl的量为使制备的溶液的pH控制在0.2-1范围内。进一步的，步骤S1中的搅拌时间为60min。进一步的，步骤S2中水热处理的温度为80℃-120℃。进一步的，步骤S2中水热处理的时间为9-15h。进一步的，步骤S3中真空干燥的温度为60oC，时间为12h。本专利技术的技术方案三是：一种如上所述的芬顿助催化剂在降解罗丹明B染料中应用，降解罗丹明B染料时使用如上所述的芬顿助催化剂。进一步的，向罗丹明B染料溶液中加入如上所述的芬顿助催化剂，然后用HCl调节溶液的pH值，再加入FeSO4•7H2O和过氧化氢，在恒温水浴锅中搅拌反应，使罗丹明B反应降解脱色，反应结束后，用高速离心机进行固液分离，取上清液用紫外可见分光光度计测定降解后溶液中罗丹明B染料的浓度，根据降解前后罗丹明B染料浓度变化计算罗丹明B染料的降解率。进一步的，罗丹明B染料溶液中罗丹明B染料的初始量为20mg/L，芬顿助催化剂的加入量大于或等于0.1g/L，用HCl调节溶液的pH值至3.5，加入FeSO4•7H2O的量大于或等于0.02g/L、加入过氧化氢的量大于或等于40uul/L；水浴温度为25℃。降解率（%）=[(C0-C)/C0]×100%=[(A0-A)/A0]×100%。式中：C0为罗丹明B染料的初始浓度；C为降解一定时间(min)后罗丹明B染料的浓度：A0为C0对应的吸光度；A为C对应的吸光度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本助催化剂为含有CuS和Cu9S8的铜系硫化物，原材料来源广泛，合成方法简单易操作，具有显著的助催化效果。2、本助催化剂加入到芬顿反应后，催化剂过氧化氢和二价铁离子的用量显著减少，进一步降低了成本。3、本助催化剂可以多次循环使用，并且有效降低芬顿反应中铁泥的产生。4、本专利技术的方法简便、易操作、可循环，制备的助催化剂具有在水溶液中分散性好，稳定性高等特点，原料价格成本低，适合工业生产，在污水处理方面具有广阔的应用前景。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。附图说明图1为本专利技术实施例二制备的CuS-Cu9S8铜系硫化物的扫描电镜图片。图2为传统芬顿和加入本助催化剂后的罗丹明B的降解率随时间变化曲线。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效作详细说明。实施例一一种芬顿助催化剂，所述助催化剂由CuS和Cu9S8组成。实施例二一种上述芬顿助催化剂的制备方法，按以下步骤进行：首先将4.8mmol的CuCl2•2H2O溶解于20ml的去离子水中，在磁力搅拌下依次向溶液中缓慢加入8ml的1MHCl和3.2mmol的TAA。搅拌60min后转入100ml高压釜，在100℃温度水热处理12h。最后用乙醇和去离子水洗涤5次，洗涤完毕后在60oC温度下真空干燥12h,然后取出干燥产物在研钵中研细即得到芬顿助催化剂，称量产物质量并装入称量瓶中，备用。使用实施例二中制备的芬顿助催化剂进行下述在降解罗丹明B染料中应用的实验。该芬顿助催化剂如图1所示。实施例三使用实施例二中制备的芬顿助催化剂在降解罗丹明B染料中应用。常温常压下，取若干份20mg/L，100ml的罗丹明B溶液加入一定量的本助催化剂，使加入后的助催化剂浓度为0.1g/L，超声分散均匀，用HCl调节悬浊液的pH值分别为1.5-5.5。随后在各悬浊液中分别加入一定量的FeSO4•7H2O和H2O2,使得加入后FeSO4•7H2O的浓度为0.02g/L，H2O2浓度为40ul/L，在磁力搅拌下反应15min，反应完毕后，用高速离心机将固液分离，取上清液测定反应后的罗丹明B的吸光度（A），同时测定罗丹明B溶液的初始吸光度（A0），根据测定结果计算其降解率。每个实验点做三个平行样。如图2所示，结果表明，对于初始浓度为20mg/L，100ml的罗丹明B溶液，助催化剂浓度为0.1g/L，FeSO4•7H2O的浓度为0.02g/L，H2O2浓度为40ul/L，初始pH分别为1.5、2.5、3.5、4.5、5.5的助芬顿反应体系，反应后溶液降解率分别为0.6、73.4、92.0、40.0、0.5%。实施例四使用实施例二中制备的芬顿助催化剂在降解罗丹明B染料中应用。常温常压下，取若干份20mg/L，100ml的罗丹明B溶液分别加入一定量的本助催化剂，使加入后的助催化剂浓度分别为0.05g/L、0.1g/L、0.2g/L、0.3g/L，超声分散均匀，用HCl调节各悬浊液的pH值均为3.5。随后在各悬浊液中分别加入一定量的FeSO4•7H2O和H2O2,使得加入后FeSO4•7H2O的浓度为0.02g/L,H2O2浓度为40ul/L，在磁力搅拌下反应15mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芬顿助催化剂，其特征在于：所述助催化剂由CuS和Cu

【技术特征摘要】
1.一种芬顿助催化剂，其特征在于：所述助催化剂由CuS和Cu9S8组成。


2.一种如权利要求1所述的芬顿助催化剂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
S1:将一定摩尔质量的CuCl2•2H2O溶解于适量的去离子水中并进行磁力搅拌，搅拌过程中依次缓慢加入一定体积的1MHCl和一定摩尔质量的TAA；
S2:搅拌完毕后将得到的溶液转入高压釜内，进行水热处理；
S3:用乙醇和去离子水进行洗涤，洗涤完毕后真空干燥得到干燥产物，取出干燥产物研磨后即得到芬顿助催化剂。


3.根据权利要求2所述的芬顿助催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中CuCl2•2H2O的量为4.8mmol，去离子水的量为20ml。


4.根据权利要求2所述的芬顿助催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中加入HCl的量为使制备的溶液的pH控制在0.2-1范围内。


5.根据权利要求2所述的芬顿助催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中的搅拌时间为60min。

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【专利技术属性】
技术研发人员：潘育松，严海线，廖晓波，朱源，潘成岭，尹成杰，
申请(专利权)人：安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院芜湖，安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34