一种以泡沫镍为基底的钴镍复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种以泡沫镍为基底的钴镍复合材料及其制备方法与应用。本发明专利技术通过将泡沫镍NF进行预处理，以去除泡沫镍的氧化物和杂质，将钴盐、镍盐和硫代硫酸钠混匀于去离子水，得到前驱体溶液；往前驱溶液中加入所述预处理泡沫镍，在138～142℃反应5～7h，冷却至室温，经洗涤、干燥，得到以泡沫镍为基底的钴镍复合材料Co3S4/Ni3S2@NF。本发明专利技术复合材料的通过活化PMS，产生高活性自由基可在60min内实现90.2％的LOM高效去除，同时在4次循环反应后仍对LOM有较好的去除效果，很好的解决了粉末催化剂的回收利用与离子溶出问题，该材料制备方法简单易行，适合大规模生产，有广阔得应用前景和价值。景和价值。景和价值。

【技术实现步骤摘要】
一种以泡沫镍为基底的钴镍复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于废水处理
，尤其涉及一种以泡沫镍为基底的钴镍复合材料Co3S4/Ni3S2@NF及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]新兴污染物并非是指新的化学品，而是在环境中存在了很久，但它们的存在和重要性直到现在才被发现的一类污染物。关于新兴污染物(EPs)的环境危害的讨论是由Rachel Carson在1962年首次提出的。近年来，由于越来越多的新兴污染物进入环境，并造成已知或未知的生态毒性同时对人类健康也产生了危害，EPs受到越来越多的关注，其中医药污染物(PPs)作为最常见的EPs，被广泛使用在治疗疾病方面，但仅有少量的PPs被生命体吸收,其余的PPs以残留物和代谢产物的形式最终以粪便和尿液的形式被排出体外，目前针对于排出的PPs的处理技术是通过污水厂处理，但是由于其结构稳定不易分解，最终仍会有部分PPs出现在环境中。目前国内外的水体中均检测到抗生素的存在，尽管是非常低的浓度，但是仍旧会由于其生理毒性对人体造成巨大的危害，氟喹诺酮类抗生素作为一种广谱抗菌类抗生素被广泛使用。而洛美沙星(LOM)作为一种最为常见的氟喹诺酮抗生素，已在中国的河流及流域中被检测出来，极大的危害着人类的健康。
[0003]针对于水体中LOM的去除技术主要有物理法、化学法、生物降解法，然后一些传统的处理技术由于工艺复杂运行成本高，效果不稳定，可造成二次污染等，使用受到了一定的限制。
[0004]基于硫酸根自由基的过硫酸盐高级氧化技术相较于其他处理技术具有氧化能力强，半衰期长，PH范围更加宽泛的特性，可将抗生素降解成低毒或无毒的物质。过一硫酸盐(PMS)相较于过二硫酸盐(PDS)具有更易被激活，在去除LOM方面被广泛使用。对于活化PMS去除LOM的催化剂中，过渡金属氧化物因其成本低、操作简便而受到人们的广泛关注。过渡金属如银、铜、铁、锌、钴和锰的单电子转移可用于激活过硫酸盐并产生硫酸根自由基。在这些过渡金属中，钴与镍在过硫酸盐的活化中具有很高的催化活性，被认为是激活过硫酸盐的最佳金属催化剂，将钴、镍进行硫化可加速电子之间的转移，可以提高PMS的活性，但是由于金属离子纳米颗粒容易结块、浸出金属、可回收性差最终易造成二次污染，因此过渡金属在活化过硫酸盐中的发展受到限制。
[0005]泡沫镍(NF)具有突出的优点，如三维(3D)网状结构，价格低廉，高比表面积和体积，以及丰富的可用电活性位点，它在锂离子电池、储能和催化等应用中引起了广泛的关注，然而，泡沫镍(NF)在激活PMS去除抗生素方面很少被使用。因此，针对目前存在的催化剂活化效果不高，容易出现团聚、离子溶出高以及回收性能差等问题，若能将泡沫镍与过渡金属相复合起来，是否可得到更高效、安全环保的催化剂以活化PMS降解去除水中的抗生素。

技术实现思路

[0006]本专利技术的首要目的在于提供一种以泡沫镍为基底的钴镍复合材料(Co3S4/Ni3S2@
NF复合材料)。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供上述Co3S4/Ni3S2@NF复合材料的制备方法。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供上述Co3S4/Ni3S2@NF复合材料在抗生素废水处理中的应用，旨在解决上述
技术介绍
中现有技术所存在的各种不足。
[0009]本专利技术是这样实现的，一种以泡沫镍为基底的钴镍复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0010](1)将泡沫镍NF进行预处理，以去除泡沫镍的氧化物和杂质；
[0011](2)将钴盐、镍盐和硫代硫酸钠混匀于去离子水，得到前驱体溶液；其中，所述钴盐、镍盐、硫代硫酸钠以及去离子水的摩尔体积比为1.48mmol：1.45～1.50mmol：2.3～2.4mmol：25～35mL；
[0012](3)往所述前驱溶液中加入所述预处理泡沫镍，在138～142℃反应5～7h，冷却至室温，经洗涤、干燥，得到以泡沫镍为基底的钴镍复合材料Co3S4/Ni3S2@NF。
[0013]优选地，在步骤(1)中，所述预处理具体为，将泡沫镍NF依次用丙酮、12mol/L盐酸和乙醇溶液进行超声处理，每次10分钟，然后用去离子水超声处理三次，每次5分钟，再将泡沫镍在80℃的真空炉中干燥12小时，得到预处理的泡沫镍。
[0014]优选地，在步骤(2)中，所述钴盐为六水硝酸钴或硝酸钴。
[0015]优选地，在步骤(2)中，所述镍盐为六水硝酸镍或硝酸镍。
[0016]优选地，在步骤(2)中，往25～35mL前驱溶液中加入一块大小为2*2cm2的预处理镍泡沫。
[0017]优选地，在步骤(2)中，所述洗涤、干燥为：用去离水反复洗涤后，在60℃下干燥12h。
[0018]优选地，所述Co3S4/Ni3S2@NF中Co3S4/Ni3S2在NF上的负载质量为9mg/cm2。
[0019]本专利技术进一步公开了上述制备方法得到的以泡沫镍为基底的钴镍复合材料Co3S4/Ni3S2@NF。
[0020]本专利技术进一步公开了上述以泡沫镍为基底的钴镍复合材料Co3S4/Ni3S2@NF在活化过硫酸盐以降解水中抗生素中的应用。
[0021]优选地，所述抗生素包括氟喹诺酮抗生素。
[0022]本专利技术克服现有技术的不足，提供一种以泡沫镍为基底的钴镍复合材料Co3S4/Ni3S2@NF及其制备方法与应用。泡沫镍(NF)具有突出的优点，如三维(3D)网状结构，价格低廉，高比表面积和体积，以及丰富的可用电活性位点，它在锂离子电池、储能和催化等应用中引起了广泛的关注；然而，它在激活PMS去除抗生素方面很少被使用。在此基础上，本专利技术通过一步水热法成功地制备了Co3S4/Ni3S2@NF，它是由泡沫镍原位生长而成的，可用于激活PMS以高效降解LOM。
[0023]在本专利技术制备方法中，使用泡沫镍作为基底，促进了电子和空穴的转移效率，解决了复合材料不易回收问题，有效地抑制了金属离子的溶解，提高了复合材料的循环稳定性。此外，泡沫镍不但作为金属载体，解决了催化剂的回收问题，而且提供了部分镍源，参与到了催化反应中。
[0024]相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：
[0025](1)本专利技术复合材料的制备流程简单，操作易行，成本低，无污染，适合大规模生
产；
[0026](2)本专利技术首次在泡沫镍上负载Co3S4/Ni3S2@NF，通过活化PMS，产生高活性自由基(SO4·
‑
、
·
OH、
·
O2‑
、1O2)可在60min内实现90.2％的LOM高效去除，同时在4次循环反应后仍对LOM有较好的去除效果，并且有效的抑制了金属离子的溶出。
附图说明
[0027]图1是本专利技术Co3S4/Ni3S2@NF的XRD图；
[0028]图2是本专利技术实施例Co3S4/Ni3S2@NF的不同体系对比降解效果图；
[0029]图3是本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以泡沫镍为基底的钴镍复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将泡沫镍NF进行预处理，以去除泡沫镍的氧化物和杂质；(2)将钴盐、镍盐和硫代硫酸钠混匀于去离子水，得到前驱体溶液；其中，所述钴盐、镍盐、硫代硫酸钠以及去离子水的摩尔体积比为1.48mmol：1.45～1.50mmol：2.3～2.4mmol：25～35mL；(3)往所述前驱溶液中加入所述预处理泡沫镍，在138～142℃反应5～7h，冷却至室温，经洗涤、干燥，得到以泡沫镍为基底的钴镍复合材料Co3S4/Ni3S2@NF。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述预处理具体为，将泡沫镍NF依次用丙酮、12mol/L盐酸和乙醇溶液进行超声处理，每次10分钟，然后用去离子水超声处理三次，每次5分钟，再将泡沫镍在80℃的真空炉中干燥12小时，得到预处理的泡沫镍。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步...

【专利技术属性】
技术研发人员：程修文，宋利先，雷春妮，李云鹤，周玥榕，宋洁，侯奕龙，王波，苟剑锋，
申请(专利权)人：兰州海关技术中心，
类型：发明
国别省市：