[发明专利]一种三维多孔MXene组装体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种三维多孔MXene组装体及其制备方法和应用，本发明涉及垃圾渗滤液处理领域。一种三维多孔MXene组装体的制备方法，向浓度为0.5～10mg/mL的MXene水分散液中逐滴加入浓度为10～50mg/mL AgNO₃溶液，得Ag/过渡金属氧化物/MXene分散液，其中AgNO₃与MXene质量比为1:10～2:1；将所得Ag/过渡金属氧化物/MXene分散液与浓度为1～10mg/mL的海藻酸钠溶液混合，搅拌后置于装有金属离子交联剂的模具中进行交联反应，将交联所得产物置于液氮中冷冻5～20min，真空冷冻干燥，即得三维多孔MXene组装体。所得组装体具有三维多孔泡沫状结构，比表面积大、亲水性好、吸光性能优异。

技术领域

本发明涉及一种三维多孔MXene组装体及其制备方法和应用，本发明涉及垃圾渗滤液处理领域。

背景技术

随着我国经济快速发展和城市化进程不断推进，城市人口数量不断增加，城市生活垃圾产生量也逐年增多。根据2018年统计年鉴，2017年城市生活垃圾清运量达2.15亿吨，其中卫生填埋无害化处理量为1.20亿吨，占垃圾无害处理量的57.2％。卫生填埋处理法是我国应用最多、技术最成熟的一种生活垃圾处理方法，然而卫生填埋处理过程产生大量垃圾渗滤液。垃圾渗滤液成分复杂、COD和BOD浓度高、氨氮浓度高且重金属离子含量高，其处理一直是世界性的环保领域难题。

垃圾渗滤液处理方法主要包括生化法、化学混凝沉淀法、膜处理法和光催化法等。其中，利用半导体材料或催化氧化剂的光催化法具有处理方法简单、分解速度快、净化率高且反应易于控制等优点，在垃圾渗滤液处理领域具有广阔应用前景。目前研究的光催化剂以直接分散在垃圾渗滤液中为主，这个体系受限于垃圾渗滤液的浊度，催化剂表面接收有效光子数目较少，降低了垃圾渗滤液处理效率。因此，开发新型的光催化剂及光催化处理垃圾渗滤液系统具有重要的研究价值。

二维过渡金属碳化物(MXene)具有良好亲水性、高导热率、高导电率和优异吸光特性等特点，是光催化剂的理想载体。但二维MXene容易堆叠团聚，降低其比表面积和水传输速率。专利CN109232916A将MXene、PNIPAM和海藻酸盐复合，制备具有三维网络结构的MXene/PNIPAM/海藻酸盐复合热响应型水凝胶。特别的，三维多孔MXene已被证明是一种优异的光热转化材料，可以高效吸收太阳能并快速产生界面蒸汽^[1,2]。尽管三维多孔MXene材料已有很多研究，但仍难以满足成分复杂的垃圾渗滤液高效处理的要求。因此，如何构建高效界面蒸发-催化一体化处理垃圾渗滤液的MXene材料，仍是当前面临的巨大挑战。本发明以MXene作为光催化剂载体，原位构筑MXene基光催化剂，通过设计制备一种具有高孔隙率、良好亲水性、优异吸光特性和高效光催化降解性能的三维多孔MXene组装体。

参考文献

1.Li R.,Zhang L.,Shi L.,et al.MXene Ti₃C₂:An Effective 2D Light-to-Heat Conversion Material[J].ACS Nano,2017,11(4):3752-3759.

2.Zhao X.,Zha X.-J.,Pu J.-H.,et al.Macroporous three-dimensionalMXene architectures for highly efficient solar steam generation[J].Journal ofMaterials Chemistry A,2019,7(17):10446-10455.

发明内容

针对以上技术的一个或多个问题，本发明的目的在于提供一种三维多孔MXene组装体及其制备方法和应用。