[发明专利]一种双金属氧化物包裹海绵及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种双金属氧化物包裹海绵，它是先将海绵浸泡在双金属离子溶液中，再加入硫脲和氨水，加热，得到生长有双金属氧化物的海绵，最后除水干燥得到的；双金属氧化物颗粒均匀的包裹在海绵丝的表面，并且布满整根海绵丝。本发明利用双金属氧化物包裹在海绵上，制备成块状材料催化剂，双金属氧化物不易从海绵上脱落，方便回收。本发明还公开了双金属氧化物包裹海绵在处理有机污染物的用途。双金属氧化物包裹海绵用于催化PMS产生自由基氧化分解有机污染物，反应速度快，循环利用效果好，适用条件广。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，尤其涉及一种双金属氧化物包裹海绵及其制备方法与用途。

背景技术

抗生素和抗菌类药物的大量使用，导致了各种环境问题。如何降解水体中抗生素和抗菌类药物等有机物已得到越来越多的关注。高级氧化技术是一种有效的解决手段，它通过催化过硫酸氢钾(PMS)产生自由基氧化分解磺胺类有机污染物。可见，在材料化学和环境化学领域，能够高效、可循环使用、能够降解磺胺类有机物的新型催化剂有着巨大的应用前景。现有的催化剂材料多为粉末状、胶体状，实际应用相对繁琐、耗时较长，存在很难持续性的回收的本征缺点。

目前，公开了多种用于降解磺胺类污染物的方法。例如：采用氯过氧化物酶催化降解磺胺二甲氧嘧啶，但生物酶很难回收，无法实现多次利用，且受限于特定的pH值和温度。中国专利CN108187706A公开了一种含磷化铟掺杂改性TiO₂的光催化材料催化降解抗生素废水的方法，该催化材料为粉末状，回收率低，重复利用过程复杂，且需要在紫外光和/或太阳光下催化氧化降解磺胺类药物，实际应用困难。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有用于降解磺胺类有机物的催化剂材料多为粉末状、胶体状，实际应用相对繁琐、耗时较长，难以持续性的回收的不足，将具有高效催化活性的双金属氧化物与具有弹性、形状可变的海绵相结合，制备成双金属氧化物包裹海绵的材料，将其用于处理有机污染物，特别是磺胺类污染物，材料易回收、催化效率高、适用范围广，在实际操作方面有着极大应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双金属氧化物包裹海绵，它是先将海绵浸泡在双金属离子溶液中，再加入硫脲和氨水，加热，得到生长有双金属氧化物的海绵，最后除水干燥得到的；双金属氧化物颗粒均匀的包裹在海绵丝的表面，并且布满整根海绵丝。

所述的双金属氧化物包裹海绵中双金属氧化物的负载量为1～4mg/cm³海绵。

本发明的另一个目的是提供一种双金属氧化物包裹海绵的制备方法，步骤如下：

步骤(a)、将干净的海绵浸泡在双金属离子溶液中，吸收至饱和；

步骤(b)、向双金属离子溶液中加入硫脲和氨水，加热，使双金属氧化物在海绵上生长；

步骤(c)、取出海绵，干燥，得到双金属氧化物包裹海绵。

步骤(a)中，所述的双金属离子溶液为Co²⁺和Mn²⁺的混合溶液，Co²⁺和Mn²⁺的摩尔比为2:1～1:2，Co²⁺的浓度为10～100mmol/L，双金属离子溶液中的阴离子为硝酸根离子和/或氯离子。