本發(fā)明涉及催化臭氧氧化，具體涉及到一種用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、催化臭氧氧化工藝是一種高級(jí)氧化技術(shù)(advanced?oxidation?processes，aops)，其利用反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基(如羥基自由基、超氧自由基等)來(lái)氧化水中污染物。近年來(lái)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)非均相催化臭氧氧化工藝相較于均相工藝，具有易于回收處理、活性高及性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

2、mxene材料是一種新型的二維過(guò)渡金屬碳化物晶體材料，其化學(xué)式為mn+1xn(n＝1、2或3，m為過(guò)渡金屬元素，x為碳或氮元素)，mxene材料由于具有獨(dú)特的物理和化學(xué)特性而被認(rèn)為是一種有潛力的材料。雖然與傳統(tǒng)納米材料相比，mxene具有較大的比表面積、高親水性、豐富的表面活性位點(diǎn)和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使其在催化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是在富氧環(huán)境如空氣或水中易被氧化，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮呋阅芙档?，穩(wěn)定性能較差。因此，將mxene材料作為高效催化劑時(shí)還需改性其穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用，不僅具有高效催化臭氧氧化的能力，還提升了材料本身的一些性能，有效解決了mxene材料在水中易于氧化不可用于催化臭氧氧化降解有機(jī)污染物的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

3、s1、將錳鹽加入到異丙醇溶液中，然后加入二碳化三鈦，超聲分散后加熱攪拌，得懸浮液；

4、s2、將高錳酸鉀溶解于水中，然后加入滴加到步驟s1所得懸浮液中，恒溫?cái)嚢韬罄鋮s，過(guò)濾、洗滌并干燥，得用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料。

5、進(jìn)一步，步驟s1中，錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳和碳酸錳中的一種。

6、進(jìn)一步，步驟s1中，錳鹽和異丙醇溶液的質(zhì)量體積比為0.4～0.8g:200ml。

7、進(jìn)一步，步驟s1中，二碳化三鈦和異丙醇溶液的質(zhì)量體積比為0.1～0.7g:200ml。

8、進(jìn)一步，步驟s1中，異丙醇溶液的濃度為4～8wt％。

9、進(jìn)一步，步驟s1中，超聲分散1～3h，加熱至65～105℃攪拌。

10、進(jìn)一步，步驟s2中，高錳酸鉀與水質(zhì)量體積比為0.3～0.6g:4～8ml。

11、進(jìn)一步，步驟s2中，在20～60℃恒溫?cái)嚢?0～60min后冷卻至室溫。

12、進(jìn)一步，步驟s2中，在50～70℃的真空下干燥8～13h。

13、采用上述用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法制得的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料。

14、上述用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料在催化臭氧氧化處理化學(xué)鍍鎳廢水、嗎啉衍生物類(lèi)有機(jī)廢水、染料廢水或抗生素廢水中應(yīng)用。

15、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、1、通過(guò)本發(fā)明所提供的方法制備的mxene@mno2復(fù)合材料具有良好的催化臭氧能力，針對(duì)ni-edta廢水、n-甲基嗎啉廢水、羅丹明b廢水和四環(huán)素廢水提升臭氧氧化降解能力分別達(dá)99.8％、93.1％，94.2％和88.5％。相較于未改性的mxene材料還具有水中不易氧化的特點(diǎn)，可更持久用于水中催化臭氧氧化降解有機(jī)污染物。

17、2、本發(fā)明先將錳鹽加入到異丙醇溶液中，異丙醇溶液不僅可以使后加入的二碳化三鈦在溶液中分散均勻，還可以使二價(jià)錳均勻負(fù)載到二碳化三鈦表面上。以錳鹽與高錳酸鉀為錳源，高錳酸鉀在水中會(huì)與二碳化三鈦表面上的錳鹽反應(yīng)形成二氧化錳，使二氧化錳成功包覆在二碳化三鈦表面上，以達(dá)到mxene在水中不易被氧化的目的。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便可行，符合綠色化學(xué)、節(jié)能減排的要求。

技術(shù)特征：

1.一種用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳和碳酸錳中的一種。

3.如權(quán)利要求1所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述錳鹽和異丙醇溶液的質(zhì)量體積比為0.4～0.8g:200ml；所述二碳化三鈦和異丙醇溶液的質(zhì)量體積比為0.1～0.7g:200ml。

4.如權(quán)利要求1所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述異丙醇溶液的濃度為4～8wt％。

5.如權(quán)利要求1所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，超聲分散1～3h，加熱至65～105℃后攪拌。

6.如權(quán)利要求1所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述高錳酸鉀與水的質(zhì)量體積比為0.3～0.6g:4～8ml。

7.如權(quán)利要求1所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，在20～60℃恒溫?cái)嚢?0～60min后冷卻至室溫。

8.如權(quán)利要求1所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，在50～70℃的真空下干燥8～13h。

9.采用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料的制備方法制得的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料。

10.權(quán)利要求9所述的用于處理有機(jī)廢水的mxene@mno2復(fù)合材料在催化臭氧氧化處理化學(xué)鍍鎳廢水、嗎啉衍生物類(lèi)有機(jī)廢水、染料廢水或抗生素廢水中應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于處理有機(jī)廢水的MXene@MnO<subgt;2</subgt;復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用，其制備方法包括以下步驟：首先將一定量錳鹽加入到異丙醇溶液中，然后加入二碳化三鈦，超聲分散后加熱并攪拌，得懸浮液；再將高錳酸鉀溶解于水中后，加入到上述懸浮液中；最后恒溫?cái)嚢韬笠欢〞r(shí)間后，進(jìn)行過(guò)濾、洗滌并干燥，得到用于處理有機(jī)廢水的MXene@MnO<subgt;2</subgt;復(fù)合材料。本發(fā)明通過(guò)將MnO<subgt;2</subgt;與MXene復(fù)合可提升MXene材料催化臭氧氧化活性和穩(wěn)定性，有效解決了MXene材料因在水中易于氧化而不可用于催化臭氧氧化降解有機(jī)污染物的問(wèn)題，使其對(duì)化學(xué)鍍鎳廢水、嗎啉衍生物類(lèi)有機(jī)廢水、染料廢水、抗生素廢水均有良好催化臭氧氧化降解性能。

技術(shù)研發(fā)人員：邢波,王東政,江彩義,楊郭,王議,張福平,姜亮,李敏,劉小楠,陳雯欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川輕化工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10