[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理方面的催化剂，具体涉及一种以木棉为模板制备的多孔MoS₂/ CoAl-LDH/ACFs复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

废水中污染物的种类有很多，其中有机污染物占主要部分，染料废水中大多是一些分子结构难分解、化学性质十分稳定的有机物，因此应用光催化氧化降解有机物污染已成为重要的方法之一，且光催化技术无二次污染。

MoS₂禁带宽度较窄，约为1.97eV，在可见光照射下，具有优异的光催化性能。然而，MoS₂光催化剂尽管响应光波长可延长到可见光范围，但因其光生电子空穴复合速率快、吸附性能差使得其可见光催化性能并不特别高。本发明将ACF与MoS₂复合，ACF可以作为电子捕获器，从而降低光生电子空穴复合速率，来提高其光催化效率。层状双金属氢氧化物类化合物（layered double hydroxides，LDHs），由于其特殊的层状结构，表面带正电，层间可阴离子进行交换等赋予其较广泛的应用，如吸附、光催化、医学等领域。将LDHs与MoS₂、ACF复合，不仅复合产物的吸附性能提高，光催化降解污水中有机物的效率也得到较大的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合光催化剂及其制备方法和应用。

本发明通过以下技术方案实现：

一种复合光催化剂，其特征在于，该催化剂为MoS₂/CoAl-LDH/ACFs复合光催化剂。

所述的复合光催化剂，其特征在于，它是以木棉为生物模板制成， MoS₂和CoAl-LDH生长在ACFs纤维上，每根纤维上同时存在微孔和介孔的分级多孔结构。

一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，它是通过下述方法制备的：

（1）配置75~85 mL浓度为95 mg/L的ZnCl₂溶液，同时加入15mg十二烷基苯磺酸钠，将2g木棉放入该溶液中浸渍一段时间后，取出烘干；

（2）取步骤（1）中制得的木棉，然后将其在通氮气的环境中加热升温至900 ℃进行煅烧，然后降温至300℃，最后自然冷却至室温，洗涤、烘干得ACFs；

（3）将20mg步骤（2）中所得的ACFs与0.242 g钼酸钠、0.38g硫脲混合溶解于55~65 mL蒸馏水中，搅拌均匀；

（4）将步骤（3）中配置好的反应溶液转入水热反应釜内衬中，装入水热反应釜中反应，反应结束后冷却至室温，将上清液去除，过滤、洗涤、烘干得到MoS₂/ACFs；

（5）取200mg步骤（4）中所述的MoS₂/ACFs置于55~65 mL钴盐、铝源、尿素和氟化铵按照摩尔比为（2~3）:1:25:（8~9）组成的混合溶液中，搅拌均匀得混合反应液；

（6）将步骤（5）所得混合反应液转入水热反应釜内衬中，装入水热反应釜中反应，反应结束后冷却至室温，将上清液去除，过滤、洗涤、烘干即得到MoS₂/CoAl-LDH/ACFs。

所述步骤（1）浸渍时间为2h，烘干温度为80℃。

所述步骤（2）中煅烧时的加热速率为5℃/min，煅烧时间为1h。

所述步骤（4）中反应温度为210℃，保温时间为24h。

所述步骤（6）中反应温度为100℃，保温时间为10-24h。

上述的复合光催化剂可用于催化降解处理染料废水。该光催化剂在120 min内对刚果红降解率达到78%以上，表明该复合光催化剂对刚果红染料具有高效的催化效果。

本发明的有益效果是：本发明以木棉为生物模板制备MoS₂/CoAl-LDH/ACFs复合光催化剂，所需原料易得，成本低廉、制备工艺简单、易操作、效率高，获得的复合光催化剂形貌结构特异，具有微孔与介孔的分级多孔结构。由于制备的MoS₂/CoAl-LDH/ACFs复合光催化剂具有特殊的分级多孔结构，因此具有优异的吸附性能。该复合光催化剂在可见光照射下对有机污染物具有较好的降解效率，在120 min内对刚果红降解率达到78%以上。

附图说明

图1为本发明中实施例1-3所制光催化剂在可见光下对刚果红的降解图。

图2为本发明中实施例3所制光催化剂的XRD曲线；