一种铜镍复合催化材料及其制备方法与应用

本发明属于水污染处理，尤其涉及一种铜镍复合催化材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、近年来，环境中抗生素的存在引起了人们的极大关注，因为它们对水生物种的毒性作用和细菌的耐药性，即使在低浓度下也是如此。这些化合物通过各种来源到达水生环境，例如制药厂、医院废水、生活废水以及通过人类和牲畜排放。随着人们对人与环境关系意识的日益增强，环境保护的呼声也越来越高。水污染问题不仅制约着经济的发展，而且危及人类的身体健康，甚至社会的稳定。因此，对抗生素废水进行处理，对环境的修复具有重要意义。与传统的废水处理技术如生物降解、物理吸附等相比，高级氧化技术（aops）通过产生低选择性和高反应性的自由基氧化降解抗生素，引起了广泛的关注。

2、高级氧化工艺是一种通过产生高活性氧化剂（如•oh、so4•-）降解有机污染物的方法。基于硫酸根自由基的aops（sr-aops）因其高效、经济且环境友好等特点，在水处理领域受到越来越多的关注。过硫氢酸盐（pms）是一种常用的活化剂，通过活化pms产生以硫酸根自由基（so4•-）为主的活性氧自由基，将有机污染物氧化成co2、h2o和无害或危害较小的化学物质。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种铜镍复合催化材料及其制备方法与应用。

2、本发明是这样实现的，一种铜镍复合催化材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

3、（1）将1~3 mmol份的ni（no3）2•6h2o、3~5 mmol份的cu（no3）2•3h2o溶解于25ml份的去离子水和25ml份的乙二醇的混合溶液中，得到溶液a；

4、将24mmol份的硫脲溶解于10ml份的去离子水和10ml份的乙二醇的混合溶液中，得到溶液b；

5、将溶液b逐滴滴入溶液a后，剧烈搅拌后转入高压反应釜中进行水热反应，反应结束后获得前驱体；

6、（2）将得到的前驱体洗涤、干燥，将干燥后的前驱体进行煅烧、研磨，得到cu2o（so4）/nio复合催化材料。

7、优选地，在步骤（1）中，将2 mmol份的ni（no3）2•6h2o、4 mmol份的cu（no3）2•3h2o溶解于25ml份的去离子水和25ml份的乙二醇的混合溶液中，得到溶液a。

8、优选地，在步骤（1）中，所述水热反应的温度为160~200℃、时间为20~28 h。

9、优选地，在步骤（2）中，所述煅烧温度为500~800℃，升温速率5℃/min，煅烧时间1~4 h。

10、本发明进一步公开了由上述方法制备得到的铜镍复合催化材料。

11、本发明进一步公开了上述铜镍复合催化材料在活化过硫氢酸盐以降解废水中抗生素类污染物的应用。

12、优选地，所述抗生素类污染物包括环丙沙星、左氧氟沙星、四环素，所述废水的ph值为3~11。

13、本发明克服现有技术的不足，提供一种铜镍复合催化材料及其制备方法与应用。本发明采用水热合成和煅烧的方法成功制备得到铜镍复合催化材料（cu2o（so4）/nio复合催化材料），该复合催化材料中过渡金属具有多价性、低毒性和低成本的特点，并且cu2o（so4）是一种化学成分丰富的含氧硫酸盐，具有三维结构，能有效地促进电子转移，从而产生更多的活性物种，有利于有机污染物的降解，因此，该复合催化材料作为一种高活性的非均相催化剂，能有效应用于有机污染物的降解。

14、相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

15、（1）本发明复合催化材料具有显著的催化性能，通过活化pms能够有效降解废水中的抗生素，通过活化pms产生更多的活性自由基，以有效降解如环丙沙星、左氧氟沙星、四环素等抗生素污染物；

16、（2）本发明复合催化材料能够降解ph值范围较宽的抗生素废水，抗生素废水的ph值范围可达3~11；相比于单独的cu2o（so4）、nio等，复合催化材料具有更好的活化pms降解抗生素的能力；

17、（3）本发明复合催化材料降解废水中抗生素的去除效果好、清洁无污染，是一种可以被广泛采用、能够高效去除水体中抗生素的催化材料；且该cu2o（so4）/nio催化材料的稳定性好，制备过程简单易操作，成本较低，降解过程对环境不会造成二次污染。

技术特征：

1.一种铜镍复合催化材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，将2 mmol份的ni（no3）2•6h2o、4mmol份的cu（no3）2•3h2o溶解于25ml份的去离子水和25ml份的乙二醇的混合溶液中，得到溶液a。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述水热反应的温度为160~200℃、时间为20~28 h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述煅烧温度为500~800℃，升温速率5℃/min，煅烧时间1~4 h。

5.如权利要求1~4任一项所述方法制备得到的铜镍复合催化材料。

6.如权利要求5所述铜镍复合催化材料在活化过硫氢酸盐以降解废水中抗生素类污染物的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述抗生素类污染物为环丙沙星。

技术总结本发明公开了一种铜镍复合催化材料及其制备方法与应用。本发明通过将1~3 mmol份的Ni（NO<subgt;3</subgt;）<subgt;2</subgt;•6H<subgt;2</subgt;O、3~5 mmol份的Cu（NO<subgt;3</subgt;）<subgt;2</subgt;•3H<subgt;2</subgt;O溶解于25mL份的去离子水和25mL份的乙二醇的混合溶液中，得到溶液A；将24mmol份的硫脲溶解于10mL份的去离子水和10mL份的乙二醇的混合溶液中，得到溶液B；将溶液B逐滴滴入溶液A后，剧烈搅拌后转入高压反应釜中进行水热反应，反应结束后获得前驱体；将得到的前驱体洗涤、干燥，将干燥后的前驱体进行煅烧、研磨，得到Cu<subgt;2</subgt;O（SO<subgt;4</subgt;）/NiO复合催化材料。本发明复合催化材料通过活化PMS能够有效降解废水中的抗生素，并且适用抗生素废水的pH值范围可达3~11。技术研发人员：程修文,尚江伟,张雯瑶,杨瑞,刘子昂,赵宇受保护的技术使用者：兰州大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14