一种用于高级氧化技术的MnFe2O4/NiS2纳米复合材料及其制备方法和应用

本发明属于污水处理，尤其涉及一种用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，药品和个人护理产品(ppcp)以及其它新兴污染物对水资源造成了严重的污染，其中抗生素占这些污染物的一半以上，而水中残留的抗生素会造成严重的环境破坏和人类健康损害。

2、水中抗生素的传统处理工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染、低浓度废水处理难等缺点，相比之下，高级氧化技术可以将抗生素降解为小分子物质，从而减轻对生态系统的危害。基于硫酸根自由基的高级氧化技术产生的硫酸根自由基氧化能力强、寿命长，但近几年来，大多数用于活化pms的材料都以传统方式离心。这种方法在回收时过于繁琐，导致质量损失。因此，磁性材料对污染物降解的广泛应用具有现实意义。

3、磁性材料被用于高级氧化降解污染物，一般是由公式为mfe2o4(m＝mn，zn，cu，ni等)的尖晶石铁素体作催化剂，污染物降解过程中能很好地活化pms并减少重金属离子浸出。与其它尖晶石铁素体相比，mnfe2o4具有稳定的晶体结构、良好的环境友好性和优异的磁性能。mn2+和fe2+之间的协同作用已被证明可以提高mnfe2o4/pms系统的电子转移效率和强氧化自由基的产生，从而增加mnfe2o4/pms系统对污染物的降解。然而，单独mnfe2o4颗粒的电子转移速率是有限的，这对pms活化产生不利影响。

4、因此，制备出一种能通过表面电子途径增强离子循环并提高降解效率的磁性纳米材料，同时达到金属离子溶出量少、稳定性和重复性好的要求，对于高效处理水环境中的抗生素具有很高的应用价值和商业价值。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料及其制备方法和应用，所制备的mnfe2o4/nis2纳米复合材料能高效催化单过硫酸氢盐，可解决目前催化剂难以回收再利用、ph适用范围窄、氧化剂有效利用率低等技术瓶颈。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料，可应用于废水处理领域。mnfe2o4/nis2纳米复合材料能够活化过硫酸盐降解废水中的抗生素，催化降解效率高且重复利用率高，ph影响较小，金属离子溶出量少，污染小，稳定性和重复性好，成本低，是一种可以被广泛采用、能够高效去除水体中抗生素的催化剂。

4、mnfe2o4/nis2纳米复合材料的制备方法如下：

5、(1)将锰源和铁源同时加入去离子水中，用naoh溶液调节ph，将上述混合溶液在160～200℃下进行水热反应，最后经过自然冷却、离心、清洗、干燥收集得到mnfe2o4；

6、(2)将所述mnfe2o4、镍源、硫源及pvp同时加入去离子水中，溶解得到混合溶液；

7、(3)将所述混合溶液在150～200℃下进行水热反应，调控原料用量及反应条件，反应结束后，经分离、干燥即可得到mnfe2o4/nis2纳米复合材料。

8、所得到的mnfe2o4/nis2纳米复合材料呈纳米球状，在mnfe2o4表面负载nis2，确保mnfe2o4/nis2纳米复合材料具有良好的磁性，从而增强了复合材料的重复利用性。通过在mnfe2o4表面包裹nis2单体，不仅可以加速fe和mn离子的不断再生，加速pms的分解和活性自由基的生成，使nis2吸收电子并将其引导到催化剂表面，还可以增加氧化还原活性位点并加速氧化还原，从而促进电荷的转移，增强了降解抗生素的能力。

9、优选地，所述mnfe2o4/nis2纳米复合材料中，mnfe2o4与nis2的质量比为1:0.5～1:15。

10、优选地，所述mnfe2o4的水热处理的温度为160～200℃，时间为12～24h。

11、优选地，所述混合溶液的水热处理的温度为150～200℃，时间为12～24h。

12、相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

13、(1)本发明提供了一种用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料，其制备方法简单、操作方便，该复合材料易于回收，催化效率高，能够高效活化过硫酸盐降解废水中的抗生素，ph影响较小，金属离子溶出量少，污染小，稳定性和重复性好，成本低，是一种具有很高的应用价值和商业价值的催化材料。

14、(2)mnfe2o4/nis2纳米复合材料中，通过在mnfe2o4上负载nis2上，使mnfe2o4/nis2纳米复合材料具有良好的磁性，增强了复合材料的重复利用性。通过在mnfe2o4表面包裹nis2单体，一方面可以加速fe和mn离子的不断再生，加速pms的分解和活性自由基的生成；另一方面nis2吸收电子并将其引导到催化剂表面，增加氧化还原活性位点并加速氧化还原，从而促进电荷的转移，增强了降解抗生素的能力。

技术特征：

1.一种用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料在废水处理中的应用，其特征在于，所述mnfe2o4/nis2纳米复合材料的制备方法如下：

2.如权利要求1所述的用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料在废水处理中的应用，其特征在于，所述mnfe2o4/nis2纳米复合材料中，mnfe2o4与nis2的质量比为1:0.5～1:15。

3.如权利要求1所述的用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料在废水处理中的应用，其特征在于，所述mnfe2o4的水热处理的温度为160～200℃，时间为12～24h。

4.如权利要求1所述的用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料在废水处理中的应用，其特征在于，所述混合溶液的水热处理的温度为150～200℃，时间为12～24h。

5.如权利要求1所述的用于高级氧化技术的mnfe2o4/nis2纳米复合材料在废水处理中的应用，其特征在于，所述mnfe2o4/nis2纳米复合材料活化过硫酸盐对含抗生素类污染物的废水的降解。

技术总结
本发明公开了一种用于高级氧化技术的MnFe2O4/NiS2纳米复合材料及其制备方法和应用，制备方法为：首先通过调节PH后水热锰源和铁源得到MnFe2O4，然后将MnFe2O4与镍源、硫源和PVP加入去离子水中，溶解后二次水热反应得到MnFe2O4/NiS2纳米复合材料。本发明制备的复合材料具有良好的磁性，在废水处理中易于回收，重复性和适应性高；在无光等外加能量的条件下，该复合材料能达到极高的氧化剂利用率，并且MnFe2O4/NiS2纳米复合材料催化性能佳，能在宽的PH范围内保持高活性，在不同水基质的处理中具有极强的适应能力，起制备工艺简单，具有良好的应用前景。

技术研发人员：冯丹,李香辰,张雯瑶,甘鑫睿,曹师虎,尚江伟,程修文
受保护的技术使用者：伊犁师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17