[发明专利]一种磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于复合可见光催化剂及染料废水降解技术领域，具体涉及一种磁性MoS₂@Fe₃O₄复合可见光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

当今世界，环境污染和能源短缺问题已经引起社会的广泛关注。自纳米半导光催化材料的出现，很多现存的环境污染问题和能源短缺问题得到了一定的缓解。MoS₂作为一种过渡金属硫化物纳米光催化材料，凭借其优越的物理和化学性质，应用涉及范围较为广泛，比如在处理难生物降解的有机废水、润滑油添加剂、光电设备、钠离子和锂离子电池、传感器、晶体管、气体分离和能量的储存与转化等方面均有涉及。同时由于作为半导体材料MoS₂比表面积大、吸附能力强、具有较宽的带隙使得其在光催化剂材料的制备和应用上有很大的前景。但是它依然存在一些缺陷，比如难以从处理过的废水中快速回收造成二次污染，极大地阻碍了MoS₂光催化剂大批量投入实际应用的步伐。因而，对它的实际应用能力进一步研究是十分必要的。而把光催化材料做成带有磁性的材料就能够克服这个困难。四氧化三铁（Fe₃O₄）磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛，是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具。它的最小粒径只有几纳米，磁性强且持久，适合作为磁核发挥其磁性作用。因此将MoS₂光催化剂包裹在Fe₃O₄外面，这样结合起来能够在外加磁场下实现快速回收利用，弥补MoS₂光催化材料自身的缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种操作工艺简单且能够通过外加磁场回收利用的磁性MoS₂@Fe₃O₄复合可见光催化剂及其制备方法，该方法制备的磁性MoS₂@Fe₃O₄复合可见光催化剂能够在自然太阳光照射下光催化降解高浓度染料废水。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种磁性MoS₂@Fe₃O₄复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将FeCl₃·6H₂O、CH₃COONa·3H₂O和聚乙烯吡咯烷酮加入到乙二醇溶液中机械搅拌至均匀，然后用2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH=5形成黄褐色溶液，再将该黄褐色溶液转移至水热反应釜中于200℃保持8h，离心，用无水乙醇洗3次，真空干燥12h得到圆球状Fe₃O₄；

（2）将CH₄N₂S和(NH₄)₆MoO₇O₂₄·4H₂O加入到20mL去离子水中，超声，再加入圆球状Fe₃O₄，超声，然后转移至水热反应釜中于200℃保持8h，最后自然冷却，离心，用水洗三次，真空干燥12h得到磁性MoS₂@Fe₃O₄复合可见光催化剂。

本发明所述的磁性MoS₂@Fe₃O₄复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将1.5g FeCl₃·6H₂O、2g CH₃COONa·3H₂O和1g聚乙烯吡咯烷酮加入到30mL乙二醇溶液中，将此混合液机械搅拌2h至完全分散，然后用2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH=5形成黄褐色溶液，再将该黄褐色溶液转移至水热反应釜中于200℃保持8h，离心，用无水乙醇洗3次，最后置于真空干燥箱中于60℃干燥12h得到圆球状Fe₃O₄；