[发明专利]一种纳米线球状钼钨杂多酸盐类催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种在水热反应下得到的纳米尺度的线球状杂多酸盐类催化剂及其制备方法。该方法包括步骤：将镁盐、钛盐、钼酸盐、钨硅杂多酸、甘氨酸及三乙醇胺于水溶液中搅拌均匀混合，将得到的溶液转移到反应釜中，进行水热反应得到纳米尺度的线球状钨钼杂多酸盐类催化剂。本发明采用廉价的无机盐为原材料，制备出高比表面积的纳米尺度的线球状杂多酸类催化剂并将其应用于异相芬顿高级氧化反应中，高效降解四环素类抗生素。本发明的纳米尺度的线球状的钨钼杂多酸盐类催化剂对水中的pH值(2～7)适用范围广，同时制备简单，易于工业化生产。材料可广泛应用于含四环素废水，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种纳米尺度的线球状钼钨杂多酸催化剂及其制备方法，该杂多酸催化剂可以实现对污染废水中四环素类抗生素的有效去除，属于环境保护及处理的技术领域。

背景技术

人或其它动物往往不能将服用的抗生素完全吸收，导致大量的抗生素以代谢产物甚至原态排入环境中造成的污染称为抗生素污染。抗生素的滥用会导致病原微生物产生耐药性，使得抗生素能杀死细菌的有效剂量不断增加。低剂量的抗生素长期排入环境中，会造成敏感菌耐药性的增强。并且，耐药基因可以在环境中扩展和演化，对生态环境及人类健康造成潜在威胁。除了能引起细菌的抗药性，抗生素对其它生物也可能产生毒性。四环素作为一种典型的抗生素，在被人体摄入后，难以被肠胃吸收，约75％的剂量以母体化合物的形式被人体排出进入环境污水，对生态环境和生物安全造成极大的潜在威胁。因此，寻求一种好的方法来制备成本低廉、操作简单、催化降解能力强的催化剂来对污染废水中的四环素进行高效的降解显得十分重要。

抗生素污水的治理和四环素的降解在近年来一直是热门的话题，传统的去除技术大体可以分为吸附法和高级氧化法。相比吸附法，高级氧化技术对抗生素的降解更为彻底，去除更为有效，因此高级氧化法在目前被广泛应用并被作为一种高效去除抗生素的技术。

过渡金属杂多酸盐具有很好的催化活性与不错的稳定性，对于工业及医药上含抗生素污染废水的去除更显优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米尺度的线球状钨钼杂多酸盐类催化剂及其制备方法并将其应用于降解抗生素。

本发明所提供的的纳米尺度的线球状钨钼杂多酸盐类催化剂，比表面积150～300m²/g、平均孔隙半径为为微孔线球状结构，线球直径600～800nm。

本发明所要提供的纳米尺度的线球状钨钼杂多酸盐类催化剂的制备方法，采用以下步骤：

(1)将镁盐、钛盐、钼酸盐、钨硅杂多酸、甘氨酸及三乙醇胺于水中均匀混合，持续搅拌0.5～2小时，得到淡乳白色溶液；

(2)将淡乳白色溶液置于反应釜中水热反应36～72小时，反应温度为160～180℃；

(3)取水热反应后得到的黄绿色固体粉末过滤、洗涤、离心、冷冻干燥，得到纳米尺度的线球状钨钼杂多酸盐类催化剂。

本发明上述所述的制备方法中，优选的，步骤(1)所述镁盐、钛盐、钼酸盐均为可溶性盐。所述镁盐可选自氯化镁、硝酸镁中的至少一种，摩尔浓度优选为0.05～0.15mol/L，更优选为0.1mol/L；所述钛盐可选自硫酸钛、硝酸钛、氯化钛中的至少一种，摩尔浓度优选为0.005～0.150mol/L，更优选为0.01mol/L；所述钼酸盐可选自钼酸钠、四水合钼酸铵中的至少一种，摩尔浓度优选为0.005～0.150mol/L，更优选为0.01mol/L；所述钨硅杂多酸(SiW₁₂)摩尔浓度优选为0.0025～0.0075mol/L，更优选为0.005mol/L；甘氨酸摩尔浓度优选为0.0025～0.0075mol/L，更优选为0.005mol/L；三乙醇胺摩尔浓度优选为0.0025～0.0075mol/L，更优选为0.005mol/L。