[发明专利]一种磁性二硫化钼及其在有机染料催化降解中的应用

说明书

本发明提供了一种磁性二硫化钼及其在有机染料催化降解中的应用。该技术方案以芬顿反应为基本原理、利用多巴胺的自聚性能，将Fe²⁺/Fe³⁺锚定在MoS₂上以制成一种均一多相的二维复合材料，从而达到高效去除有机染料的目的。具体来看，本发明以一种新的、便捷的仿生方法，构建了一种MoS₂和Fe₃O₄磁性纳米颗粒的磁性的复合材料(MoS₂‑MNPs)。该材料制备过程简单，且各成分参数可调，经济成本较低，且具有良好的亲水性和循环利用性，在用于芬顿反应催化降解有机污染物时，反应快速高效，在碱性条件下同样可实现有机污染物的高效降解，pH对其限制较小。适用于规模化的工业生产和工业应用。

技术领域

本发明涉及催化降解技术领域，进一步涉及芬顿试剂的制备及应用，具体涉及一种磁性二硫化钼及其在有机染料催化降解中的应用。

背景技术

工业生产的发展提升了人们的生活质量，但同时也带来废渣，废气，废水，等环境污染物，人们正致力于从各个方面来突破这些问题。近些年来，二维材料以其独特的结构特性、极好的物理化学性质以及高特定的表面积而备受关注。它们正被广泛的应用于能源加工，生物医药，催化剂等各个方面。在这当中MoS₂是一种被广泛研究的材料，它被用于加氢脱硫的催化剂，甚至最新的研究表明，MoS₂有望成为HER的电催化剂，它的活性来自它的硫边，而它的基底是具有催化惰性的。但是二硫化钼在环境污染处理方面的应用还比较少，尤其是在有机污染物催化降解复合材料的制备方面至今为止仍然没有受到广泛关注。

有机染料是一类重要的工业原料，在工业生产中发挥着重要的作用，它们具有较高的色度和较强的附着性，所很难脱色和降解掉。常见的有机染料有亚甲基蓝，甲基橙，吡罗红，罗丹朋，刚果红，红胺等。以亚甲基蓝为例，亚甲基蓝作为一种典型的有机染料，因其颜色色度深，独特且稳定的化学性质，而被广泛的应用于化学指示剂、染料，生物染色剂，医药等各个领域。在应用有机染料的过程中难免会有有机废料的产生，有机废料的处理不当不仅会污染环境，使得土地和水资源富营养化，同时也会对生物体的健康造成极大的危害，导致细胞癌变和基因突变，所以如何处理好有机染料成了人们正在解决的难题。

常见的处理方法有物理吸附法，化学氧化法，生物降解法等，目前来看芬顿反应法是最有效的方法之一。在芬顿反应体系中，其反应的发生，主要依赖于Fe₂+/H₂O₂二元体系。在这个体系中二价铁离子(Fe²⁺)作为催化剂使得双氧水(H₂O₂)生成了Fe³⁺和自由基，包括羟基自由基(·OH)，过氧自由基(·O^2-)，而这些自由基作为反应性氧化物实现有机污染物矿化。据计算，在pH＝4的溶液中，羟基自由基的氧化电势高达2.73V(氧化能力在溶液中尽次于氟气)，而过氧自由基的氧化电势约为1.3V，它们对持久性有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，具有良好的降解性能，降解过程是快速的，且不具有选择性。除此以外，降解产物仅为二氧化碳，水和无机盐，它们对环境都没有破坏，这些优良的性能都使得芬顿反应成为现如今废水处理研究的热点领域。

传统的芬顿反应，反应催化剂是含有二价铁离子(Fe²⁺)的无机盐，如氯化亚铁(FeCl₂)，硫酸亚铁(FeSO₄)等。这些催化剂虽然也能降解有机污染物且具有较快的降解速率，但是反应完成后，二价铁离子难以回收循环再利用，不仅可能会给环境带来新的负担，造成二次污染，而且会造成资源浪费，带来新的经济负担。此外，芬顿反应的最优反应pH在2～4，这些因素均限制了芬顿反应在有机污染催化降解中的应用。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种磁性二硫化钼及其在有机染料催化降解中的应用，以解决现有技术中，常规芬顿催化剂的pH适用范围较为局限的技术问题。