本發(fā)明涉及廢水處理，尤其涉及一種二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑及其制備方法和在降解四環(huán)素中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在過去幾十年中，廣譜抗生素被廣泛應(yīng)用于人類保健、畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。例如，四環(huán)素(tc)在使用后，75％以上的活性前體和次級(jí)代謝物會(huì)不可避免地進(jìn)入污水處理廠。由于抗生素的半衰期長、生物降解效率低，傳統(tǒng)廢水處理方法如生物處理、化學(xué)氧化和吸附等只能消除水中部分的抗生素殘留物。此外，這些方法往往面臨去除率低、二次污染風(fēng)險(xiǎn)大以及維護(hù)費(fèi)用高等問題。因此，開發(fā)一種創(chuàng)新的、環(huán)境上可持續(xù)的、經(jīng)濟(jì)上可行的廢水中四環(huán)素殘留物處理技術(shù)，對(duì)于應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)至關(guān)重要。

2、基于過一硫酸鹽的高級(jí)氧化工藝(pms-aop)氧化能力強(qiáng)，降解效率高，是處理抗生素廢水的有效方法。與羥基自由基(.oh)相比，硫酸根(so4·-)表現(xiàn)出更強(qiáng)的氧化還原電勢(shì)e0(so4·-/so42-)＝+2.50-+3.10vnhe，半衰期長(30～40μs)，反應(yīng)范圍更廣(ph值為2～9)，使它們成為廢水處理的理想選擇。在不同的pms活化方法中，基于過渡金屬的pms活化方法因其簡單、可重復(fù)性高和能耗低而受到青睞。然而，已報(bào)道的過渡金屬催化劑仍然面臨著分散不足、活性位點(diǎn)極少和金屬離子浸出等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑及其制備方法和在降解四環(huán)素中的應(yīng)用，所述二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑具有高比表面積(活性位點(diǎn)多)、高效電荷遷移、更高的pms活化效率和低金屬離子浸出等特點(diǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4、將鐵鹽和第一溶劑混合，得到含鐵溶液；

5、將ti3c2tx、se粉和第二溶劑混合，得到含硒分散液；

6、將所述含鐵溶液與含硒分散液混合，進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，得到二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑。

7、優(yōu)選的，所述鐵鹽包括二氯化鐵；所述第一溶劑包括乙醇胺。

8、優(yōu)選的，所述鐵鹽與se粉的摩爾比為1:1～3。

9、優(yōu)選的，所述二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑中，二硒化鐵與ti3c2tx的質(zhì)量比為1.07:0.01～0.07。

10、優(yōu)選的，所述第二溶劑包括乙醇胺。

11、優(yōu)選的，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為120～180℃，時(shí)間為8～12h。

12、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑。

13、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑在降解四環(huán)素中的應(yīng)用。

14、優(yōu)選的，所述應(yīng)用的方法包括：將二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑、含四環(huán)素溶液與過一硫酸鹽混合，將所得混合液進(jìn)行降解。

15、本發(fā)明提供了一種二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑的制備方法，采用過渡金屬fe制備硒化物fese2，并將其負(fù)載到ti3c2tx?mxene層上，通過簡單的一步溶劑熱反應(yīng)構(gòu)建花狀fese2-ti3c2tx異質(zhì)結(jié)，fese2呈不規(guī)則片狀結(jié)構(gòu)，自組裝成花球狀并緊密地附著在ti3c2tx表面，而ti3c2tx呈現(xiàn)典型的風(fēng)琴狀結(jié)構(gòu)，fese2均勻分布在ti3c2tx表面，ti3c2tx獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)能增加催化劑的比表面積，提供更多的活性位點(diǎn)。在過渡金屬活化pms的過程中，金屬離子在不同價(jià)態(tài)之間的氧化還原循環(huán)速率直接決定催化活性，硒的電子結(jié)構(gòu)使其能夠形成共價(jià)過渡金屬硒化物，從而將金屬從氧化態(tài)轉(zhuǎn)化為還原態(tài)。本發(fā)明通過se與過渡金屬fe之間的協(xié)同效應(yīng)形成二硒化鐵，可以有效提高pms的活化效率。此外，二硒化鐵的形成也可抑制催化過程中的金屬浸出。

16、過渡金屬硒化物表面活性位點(diǎn)的數(shù)量和光生電荷遷移率是活化pms過程中的關(guān)鍵因素。本發(fā)明將催化劑負(fù)載于ti3c2tx表面形成異質(zhì)結(jié)，通過化學(xué)作用將過渡金屬固定，解決金屬浸出，同時(shí)能有效抑制電子-空穴對(duì)的重組，因而本發(fā)明的方法不僅大大減輕金屬浸出，還能增強(qiáng)催化劑活性位點(diǎn)的電荷遷移和分散。本發(fā)明所制備的二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑具有高比表面積、高效電荷遷移、更高的pms活化效率和低金屬離子浸出等特點(diǎn)，能夠改善催化劑的分散性以暴露更多的活性位點(diǎn)并減少金屬離子浸出，對(duì)于提高過渡金屬活化pms的催化效率和有效回收率以用于水處理和抗菌劑去除具有重要意義。

17、實(shí)施例的結(jié)果表明，本發(fā)明制備的復(fù)合催化劑在催化反應(yīng)24分鐘內(nèi)可實(shí)現(xiàn)95％的高tc降解效率，證明fese2-ti3c2tx異質(zhì)界面之間具有豐富的活性位點(diǎn)和出色的界面電子傳輸。ft/pms/vis系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗外部干擾能力，并表現(xiàn)出循環(huán)通用性，構(gòu)建ft異質(zhì)結(jié)可降低pms的活化能壘，使催化反應(yīng)過程更加容易發(fā)生。

技術(shù)特征：

1.一種二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鐵鹽包括二氯化鐵；所述第一溶劑包括乙醇胺。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鐵鹽與se粉的摩爾比為1:1～3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑中，二硒化鐵與ti3c2tx的質(zhì)量比為1.07:0.01～0.07。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二溶劑包括乙醇胺。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為120～180℃，時(shí)間為8～12h。

7.權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑。

8.權(quán)利要求7所述二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑在降解四環(huán)素中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用的方法包括：將二硒化鐵-mxene復(fù)合催化劑、含四環(huán)素溶液與過一硫酸鹽混合，將所得混合液進(jìn)行降解。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種二硒化鐵?Mxene復(fù)合催化劑及其制備方法和在降解四環(huán)素中的應(yīng)用，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用過渡金屬Fe制備硒化物FeSe<subgt;2</subgt;，并將其負(fù)載到Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;?Mxene層上，通過簡單的一步溶劑熱反應(yīng)構(gòu)建花狀FeSe<subgt;2</subgt;?Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;異質(zhì)結(jié)，本發(fā)明的方法不僅大大減輕金屬浸出，還能增強(qiáng)催化劑活性位點(diǎn)的電荷遷移和分散。本發(fā)明制備的復(fù)合催化劑在催化反應(yīng)24分鐘內(nèi)可實(shí)現(xiàn)95％的高TC降解效率，本發(fā)明構(gòu)建的FT/PMS/Vis系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗外部干擾能力，并表現(xiàn)出循環(huán)通用性，構(gòu)建FT異質(zhì)結(jié)可降低PMS的活化能壘。

技術(shù)研發(fā)人員：倪天軍,周麗萍,師東陽,劉冬,高強(qiáng)立,柴艷,蔡海潔,杜錦閣,閆瑞芳,楊子江,葛春坡,常開文,楊志軍,閆云輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10