[发明专利]碳材料负载铜钴双金属硫化物复合材料及其制法和在废水处理中的应用

说明书

本发明公开了一种碳材料负载铜钴双金属硫化物的复合材料及其制法和在水处理中的应用，所述复合材料中，铜钴双金属硫化物(CuCo₂S₄)微米或纳米颗粒负载于碳材料上。本发明中通过一步法或多步法制备所述复合材料。本发明的复合材料用于水处理或废水处理时，由于铜‑钴双金属之间协同作用及其硫化物与碳材料之间的协同作用使得该复合材料具有良好的催化降解以及吸附降解污染物的性能。

技术领域

本发明涉及碳材料负载铜钴双金属硫化物(CuCo₂S₄)的复合材料及其制法和在水处理或废水处理中的应用，属于材料、化工、环保领域。

背景技术

如今，环境问题特别是水污染已经直接影响到人们的生活环境。为了解决这类问题，如吸附、光催化、芬顿反应、生物降解等方法已被提出。芬顿反应利用二价铁盐催化过氧化氢(H₂O₂)，生成羟基自由基(·OH)来降解有机污染物，是一种经济实惠且环境友好的水处理方式。除了铁盐以外，铜、钴、铈、锰盐等也被证明有类似芬顿反应的效果。这类均向催化剂的缺点是难以回收，且在催化过程中铁盐会生成大量的铁泥，这都导致了降解过程的二次污染。近来，大量的研究开始关注于异质类芬顿催化剂，如氧化物、氢氧化物与硫化物。但是现有的异质类芬顿催化剂催化活性不高，且受到催化环境的pH值所限制，尤其是在强碱性或强酸性的环境下。因此，需要开发一种催化活性高、使用pH值范围广的异质类芬顿催化剂，可用于酸或碱性条件下的水处理或废水处理。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的前述问题，提供一种环境友好的生产工艺和技术，合成一种碳材料负载铜钴双金属硫化物(CuCo₂S₄)的复合材料，该复合材料可以作为水处理或废水处理方面的异质类芬顿催化剂或光催化剂或吸附降解剂使用。所述复合材料中，铜钴双金属硫化物(CuCo₂S₄)颗粒负载于碳材料上，因铜-钴双金属之间以及铜钴双金属硫化物与碳材料之间的协同作用，使得该复合材料作为催化剂在水处理或废水处理中有很好的污染物降解性能。该复合材料可以在短时间内对染料废水等进行降解。除此之外，该复合材料作为异质类芬顿催化剂使用时可以在较广的pH值范围皆保持着较高的污染物降解性能且拥有一定的循环使用性能。该材料可应用于工业废水处理、湖泊污染水体处理等多种条件下的水处理或环境保护，安全可回收，污染物降解效果好，使用范围广，可循环使用。

本发明通过如下技术方案实现：

一种碳材料负载铜钴双金属硫化物(CuCo₂S₄)的复合材料，其中，铜钴双金属硫化物(CuCo₂S₄)以微米或纳米颗粒形式存在，且所述铜钴双金属硫化物负载于所述碳材料上。

根据本发明，所述碳材料选自碳纳米管、碳纳米角、碳纤维、活性炭或石墨烯等。

根据本发明，所述碳材料为颗粒形式、纤维状形式、层状形式、薄膜形式、分散液形式或聚集体形式。

根据本发明，所述的碳纳米管选自单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或多种。优选地，所述碳纳米管经化学处理。还优选地，所述的碳纳米管为化学处理的多壁碳纳米管。

根据本发明，所述的碳纳米角为纯的碳纳米角、化学处理的碳纳米角等中的一种或多种。

根据本发明，所述的碳纤维为纯的碳纤维、活性碳纤维、化学处理的碳纤维等中的一种或多种。

根据本发明，所述的活性炭为纯的活性炭、化学处理的活性炭等中的一种或多种。

根据本发明，所述的石墨烯为纯的石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯片层、多层石墨烯、纳米石墨、薄层石墨或其化学处理物等中的一种或多种。