[发明专利]异硫氰酸甲酯插层类水滑石及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种异硫氰酸甲酯插层类水滑石及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：将二价金属盐和三价金属盐按预设比例溶解于水溶液中得到混合盐溶液；将混合盐溶液和氢氧化物溶液缓慢滴加到装有纯水的反应器中进行搅拌混合，滴加完后的溶液经水浴陈化、抽滤、洗涤、干燥得到铜镁铁类水滑石前驱体；使铜镁铁类水滑石前驱体浸渍于异硫氰酸甲酯溶液中，经超声分散、浸渍、抽滤、洗涤、干燥得到异硫氰酸甲酯插层水滑石。本发明提供的类水滑石作用催化剂应用于含抗生素的废水降解，常温常压下即可进行，具有有机物去除率高、成本低廉的优点。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种异硫氰酸甲酯插层类水滑石及其制备方法和应用。

背景技术

高级氧化深度处理技术是进一步提高水质的有效途径，具有易于操作、去除效率高、氧化彻底和容易控制等特点，其中湿式催化氧化技术因为其高效的处理效率，低成本，具有广阔的应用前景。湿式催化氧化技术的催化降解效率主要在于性质各异的活性氧物种生成，如过氧化氢、超氧自由基、羟基自由基和单线态氧等。其中，单线态氧由于存在未被占据的π*轨道，是一种重要的活性氧物质，现已被广泛应用于光化学反应和高级氧化治理技术中。

单线态氧的产生通常是由光敏化剂的激发三重态及氧分子的三线态基态之间的能量转移产生的。此外，陷阱态空穴、羟基自由基、金属离子等也可作为电子受体通过电子转移过程氧化超氧阴离子产生单线态氧。由于单线态氧的产生通常伴随着其他活性氧物质的产生，且单线态氧在有机合成、高级氧化法、光电反应具有重要作用。因此，强化温和环境下单线态氧的生成尤为重要。

相关技术中，单线态氧的产生可以基于光激发和无光激发的过程，但是单线态氧大多是光敏剂在光激发条件下产生的。目前，对于无光激发产生单线态氧的材料开发仍有所缺失。

水滑石类层状化合物(layered double hydroxides，LDHs)，即类水滑石，作为一种新型的催化剂材料，能够利用湿式催化氧化空气和溶解氧达到经济、绿色稳定和低能耗的高级氧化治理技术。目前存在电子传递能力不足，造成单线态氧的产量往往不高的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提高一种具有层间电子通道能快速产生单线态氧的异硫氰酸甲酯插层类水滑石，该异硫氰酸甲酯插层类水滑石作为催化剂应用于含抗生素的废水降解，常温常压下即可进行，具有有机物去除率高、成本低廉的优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种异硫氰酸甲酯插层类水滑石的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一、将二价金属盐和三价金属盐按预设比例溶解于水溶液中得到混合盐溶液，所述二价金属盐为铜盐和镁盐，所述三价金属盐为铁盐；

步骤二、将混合盐溶液和氢氧化物溶液缓慢滴加到装有纯水的反应器中进行搅拌混合，并隔离空气中的CO₂，滴加完后的溶液经水浴陈化、抽滤、洗涤、干燥得到铜镁铁类水滑石前驱体；

步骤三、使铜镁铁类水滑石前驱体浸渍于异硫氰酸甲酯溶液中，经超声分散、浸渍、抽滤、洗涤、干燥得到异硫氰酸甲酯插层水滑石，所述异硫氰酸甲酯插层水滑石具有异硫氰酸甲酯插层所构建的层间电子通道以产生单线态氧；其中，所述类水滑石前驱体与异硫氰酯甲酯的质量比为：1：(0.05～1)。

在一种具体的实施方式中，步骤三中，所述异硫氰酸甲酯溶液的浓度为0.02～0.08mol/L。

在一种具体的实施方式中，步骤三中，超声分散的时间为5-30min；所述浸渍的条件为：浸渍温度为水浴温度68～75℃，浸渍时间为18～24h；所述干燥的条件为：干燥的温度为50～60℃，干燥的时间为16～24h。

在一种具体的实施方式中，步骤一中，所述铜盐、镁盐、铁盐的摩尔比为(2～4):(1～3):1。