[发明专利]一种高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料的制备及应用

权利要求书

1.一种高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：

(1)过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒的制备：

将四水合钼酸铵和过渡金属盐置于去离子水中，搅拌2～4h，之后加入硫源继续搅拌1～3h，所得混合溶液在100～200℃下水热反应10～20h；所得产物经干燥、充分研磨后置于管式炉中，在惰性气氛中匀速升温至600～700℃，恒温反应1～3h；反应结束后冷却至室温，获得过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒；

(2)高分子聚合物载体的包覆：

将步骤(1)所得过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒与高分子聚合物、分散剂加入极性溶剂中，在40～60℃条件下持续搅拌8～12h，然后静置脱泡，所得液体产物通过相转化法固化，即获得目标产物高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中四水合钼酸铵、过渡金属盐、硫源、去离子水的用量比为12.4～23.4mmol：0.16～0.24mol：200～300mmol：1～1.5L。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒、高分子聚合物、分散剂、极性溶剂的用量比为4～6g：5～10g：4～6g：40～60mL。

4.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述过渡金属盐为过渡金属Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mn的可溶性盐中的一种，所述硫源为硫脲、硫磺和四硫代钼酸铵中的至少一种。

5.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述高分子聚合物为聚偏氟乙烯，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一种，所述极性溶剂为甲基二吡咯烷酮、氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺和氮氮二乙基甲酰胺中的至少一种。

6.一种权利要求1～5中任意一项所述制备方法所获得的高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料。

7.一种利用权利要求6所述高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料降解重金属六价铬的方法，其特征在于：构建降解反应装置，包括六价铬污水储存罐、甲酸储存罐、甲酸耦合催化反应器、氢氧化钠沉淀池、过滤器和上清液储存罐；

在所述甲酸耦合催化反应器的底部设置有污水进口，所述六价铬污水储存罐的底部出口通过进水泵和节流阀连通至所述污水进口；

在所述甲酸耦合催化反应器的顶部设有甲酸进口，所述甲酸储存罐的底部出口通过进水泵和节流阀连通至所述甲酸进口；

在所述甲酸耦合催化反应器内固定有若干所述高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料；

在所述甲酸耦合催化反应器的顶部还设有反应后出水口；所述反应后出水口经出水泵引入所述氢氧化钠沉淀池；

在所述氢氧化钠沉淀池的底部设有氢氧化铬沉淀排出口；所述氢氧化钠沉淀池的出水口通过出水泵引入所述上清液储存罐，且在所述出水口处设置有过滤装置；

在所述甲酸耦合催化反应器内还连接有鼓风机；

利用所述的降解反应装置降解重金属六价铬的方法为：

将待处理六价铬污水装入六价铬污水储存罐、将甲酸装入甲酸储存罐，通过相应进水泵将待处理六价铬污水和甲酸引入甲酸耦合催化反应器中，并通过相应节流阀调节流量；六价铬污水自下而上缓慢流动经过所述复合催化材料，与甲酸耦合进行催化还原六价铬反应，六价铬转化为三价铬，并通过鼓风机鼓风以提高反应速率；反应后液体经出水泵引入所述氢氧化钠沉淀池，生成氢氧化铬沉淀，剩余上清液经过滤装置去除杂质后流入上清液储存罐。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在所述甲酸耦合催化反应器内，甲酸与六价铬的质量比为2～4:1；氢氧化钠沉淀池内氢氧化钠的摩尔浓度与待处理六价铬污水中铬的摩尔浓度的比为1～6:1。