一种内能驱动的自净化催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水净化，尤其是涉及一种内能驱动的自净化催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近代工业催生化学品的快速增加，新污染不断产生并进入我们的生活环境中。新污染物种类繁多，分布广泛，环境与健康风险隐患大，加强新污染物治理对可持续发展和改善人们生活质量意义重大。先前研究表明高级氧化工艺(aops)具有去除新污染物的可行性，然而，aops在降解新污染物的过程中往往需要外加额外的氧化剂或能量，在水净化过程中会消耗过多的资源和能源。成本高昂和资源能源浪费逐步成为制约aops大规模应用于实际水净化的技术瓶颈。事实上，水环境中本身存在丰富的内能，如污染物的电子、溶解氧等。因此，如何在不外加额外的氧化剂和能量，充分利用水环境中的丰富内能来驱动自净化降解新污染物，开发一种针对新污染治理的高效低耗水净化技术，是进一步降低水净化成本与加强新污染物治理的关键所在。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种内能驱动的自净化催化剂及其制备方法和应用，能够解决上述技术问题。

2、本发明提供一种内能驱动的自净化催化剂的制备方法，通过水热法合成钼掺杂二氧化锡的催化剂。

3、优选地，其具体制备过程包括以下步骤：

4、步骤1：乙硫酰胺加入超纯水中，超声溶解，得到混合液a；

5、步骤2：偶联剂加入醇类有机溶剂中，常温混合，得到混合液b；

6、步骤3：缓冲剂、钼源、锡源加入超纯水中，常温搅拌溶解，得到混合液c；

7、步骤4：混合液a逐滴加入混合液c中，常温搅拌混合，得到混合液d；

8、步骤5：混合液b逐滴加入混合液d中，常温搅拌混合，得到混合液e；

9、步骤6：混合液e转移至反应釜中进行水热反应；

10、步骤7：水热反应后自然冷却至室温，用超纯水和醇类有机溶剂交替离心洗涤数次，干燥后研磨成粉，制得催化剂；

11、优选地，所述步骤1中的乙硫酰胺溶液浓度为0.5-5mol/l。

12、优选地，所述步骤2中的偶联剂为硅烷偶联剂kh-580或硅烷偶联剂kh-590中的一种或两种，浓度为50-200mmol/l，醇类有机溶剂为甲醇和乙醇中的一种或两种。

13、优选地，所述步骤3中缓冲剂为柠檬酸钠，钼源为钼酸钠或钼酸铵中的一种或者两种，锡源为四氯化锡或氯化亚锡中的一种或两种，乙硫酰胺、缓冲剂、钼源、锡源的摩尔比为(5-30)：(0.5-5)：(2-8)：(3-10)。

14、优选地，所述步骤3和步骤4中的搅拌混合时间为30min，步骤5中的搅拌混合时间为6-24h。

15、优选地，所述步骤6中的反应釜为特氟隆衬里反应釜，水热反应温度为140-250℃，反应时间为8-24h。

16、优选地，所述步骤7中的醇类有机溶剂为甲醇或乙醇中一种或两种，洗涤次数为2-8次，离心速率为8000-10000r/min，离心时间为4-12min，烘干温度为60-100℃。

17、本发明还提供一种内能驱动的自净化催化剂，按照上述制备方法制得。

18、本发明还提供上述内能驱动的自净化催化剂在处理水体中新污染物中的应用。

19、本发明对新污染物的类型不做严格限制，新污染物包括但不限于四环素(tc)、环丙沙星(cip)、苯海拉明(dp)、罗丹明b(rhb)、亚甲基蓝(mb)等；每种新污染物在水体中的浓度为0.1-20mg/l；在处理水体中新污染物时催化剂的用量为0.2-1.0g/l。

20、本发明的有益效果：

21、(1)本发明的催化剂制备方法简单，生产周期短，可规模化生产。

22、(2)本发明的催化剂在实际水体中有良好的抗盐分干扰和抗酸碱度波动能力并保持高效降解新污染物，对新污染物处理具有巨大的实际应用潜力。

23、(3)本发明的催化剂无需外加氧化剂和能量，直接利用水环境中的内能驱动自净化高效降解多种新污染物，极大降低水净化能耗和成本，通用性强，且无二次污染。

24、(4)本发明的催化剂属于非均相固体催化剂，易于固液分离，循环稳定性好，重复使用率高，经济效益高。

技术特征：

1.一种内能驱动的自净化催化剂的制备方法，其特征在于，通过水热法合成钼掺杂二氧化锡的催化剂。

2.根据权利要求1所述的内能驱动的自净化催化剂的制备方法，其特征在于，其具体制备过程包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的内能驱动的自净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的乙硫酰胺溶液浓度为0.5-5mol/l。

4.根据权利要求1所述的内能驱动的自净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的偶联剂为硅烷偶联剂kh-580或硅烷偶联剂kh-590中的一种或两种，浓度为50-200mmol/l，醇类有机溶剂为甲醇和乙醇中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的内能驱动的自净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中缓冲剂为柠檬酸钠，钼源为钼酸钠或钼酸铵中的一种或者两种，锡源为四氯化锡或氯化亚锡中的一种或两种，乙硫酰胺、缓冲剂、钼源、锡源的摩尔比为(5-30)：(0.5-5)：(2-8)：(3-10)。

6.根据权利要求1所述的内能驱动的自净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3和步骤4中的搅拌混合时间为30min，步骤5中的搅拌混合时间为6-24h。

7.根据权利要求1所述的内能驱动的自净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤6中的反应釜为特氟隆衬里反应釜，水热反应温度为140-250℃，反应时间为8-24h。

8.根据权利要求1所述的内能驱动的自净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤7中的醇类有机溶剂为甲醇或乙醇中一种或两种，洗涤次数为2-8次，离心速率为8000-10000r/min，离心时间为4-12min，烘干温度为60-100℃。

9.一种内能驱动的自净化催化剂，其特征在于，按照权利要求1-8任一所述的制备方法制得。

10.权利要求9所述的内能驱动的自净化催化剂在处理水体中新污染物中的应用。

技术总结
本发明涉及水净化技术领域，尤其是涉及一种内能驱动的自净化催化剂及其制备方法和应用，其具体制备过程包括以下步骤：步骤1：乙硫酰胺加入超纯水中，超声溶解，得到混合液A；步骤2：偶联剂加入醇类有机溶剂中，常温混合，得到混合液B；步骤3：缓冲剂、钼源、锡源加入超纯水中，常温搅拌溶解，得到混合液C；步骤4：混合液A逐滴加入混合液C中，常温搅拌混合，得到混合液D；步骤5：混合液B逐滴加入混合液D中，常温搅拌混合，得到混合液E；步骤6：混合液E转移至反应釜中进行水热反应；步骤7：水热反应后自然冷却至室温，用超纯水和醇类有机溶剂交替离心洗涤数次，干燥后研磨成粉，制得催化剂。

技术研发人员：吕来,林业泓,方谦,罗秋雨,胡春
受保护的技术使用者：清远广大协同创新研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17