[发明专利]一种聚多巴胺/纳米二硫化钼光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺/纳米二硫化钼光催化剂的制备方法及其应用，首先通过锂离子插层法制备二硫化钼纳米片，然后加入巯基乙胺修饰得到氨基化二硫化钼，接着在反应体系中引入多巴胺单体与其混合均匀，最后通过多巴胺在氨基化二硫化钼表面自缩聚合成出聚多巴胺/纳米二硫化钼复合物。本发明所制得的复合催化剂由于引入了聚多巴胺，大幅度提高了复合催化剂的光催化性能。

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法，具体地说是一种聚多巴胺/纳米二硫化钼光催化剂的制备方法及其应用，属于催化剂领域。

背景技术

六价铬是一种有毒的化合物，皮肤接触可能导致过敏，吸入可能致癌，对环境具有持久性危害，被美国环境保护局确定为17种高度危险的毒性物质之一。六价铬离子在水中具有高溶解度和流动性，并且不可生物降解。六价铬很容易被人体吸收可通过消化、呼吸、皮肤及粘膜侵入体内。六价铬化合物口服致死量约为1.5g左右，水中六价铬含量超过0.1mg/L就会引起饮用者中毒，长期或短期接触或吸入就有致癌危险。铬对人体的毒害作用类似于砷，其毒性随价态、含量、温度和被作用者的不同而变化。传统含铬废水的处理方法是物理化学法，主要有电解法、还原法、沉淀法、离子交换法、膜分离法和吸附法等。这些方法虽然对铬污染治理有一定的效果，但往往不同程度上存在投资大、运行费用高、产生大量铬污泥且易造成二次污染等问题。

二硫化钼(MoS₂)是一种原料丰富、处理成本低、绿色无毒且具备高稳定性，实用性较好的一种可广泛应用于实际生产的分子。单层的二硫化钼的能带约为1.9eV，在可见光区间具有很强的吸收强度。同时，二硫化钼的导带及价带均主要来自钼原子的4d轨道，故当入射光照射到二硫化钼半导体产生电子空穴对时，不会造成对Mo-S化学键的显著弱化，因此，二硫化钼显示更强的抗光腐蚀性。除此之外，二硫化钼不溶于水，具有生物相溶性，只溶于王水和热的浓硫酸，受环境影响较小。并且，加入小分子修饰的二硫化钼，可以更好的与半导体复合。因此，具有可见光响应和抗腐蚀性等特点的二硫化钼在光催化领域应用前景广阔。

如专利号为201710174919.6(授权公号为CN 106925302 A)的中国发明专利披露了一种二硫化钼-硫化锑复合材料制备方法及其应用，是通过水热法制备二硫化钼，接着将二硫化钼分散在氢氧化钠溶液中，然后在该反应体系中加入含有氯化锑的盐酸溶液，加热处理得到二硫化钼-硫化锑复合材料，该物质应用于光催化还原重金属离子。

虽然二硫化钼-硫化锑复合材料具有催化效果，但是二硫化钼-硫化锑复合材料催化效率有待提高，操作复杂，并且成本较大。

发明内容

本发明旨在提供一种聚多巴胺/纳米二硫化钼光催化剂的制备方法及其应用。单纯的二硫化钼表现出较差的光催化活性，本发明通过引入聚多巴胺与二硫化钼复合，大幅度提高了二硫化钼催化剂的催化效果。

多巴胺含有儿茶酚和胺官能团，在水中可以自聚为共轭聚合物聚多巴胺。聚多巴胺上的官能团具有吸收金属离子的能力。同时，聚多巴胺具有良好的可见光吸收、电子传输能力和界面电荷转移能力。本发明通过多巴胺与纳米二硫化钼复合制备聚多巴胺/纳米二硫化钼复合物光催化剂，操作简单，可以大幅度提高二硫化钼的催化性能。

本发明聚多巴胺/纳米二硫化钼光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将锂离子插层法制备的片层二硫化钼加入去离子水中并超声分散均匀，得到二硫化钼溶液；将巯基乙胺加入二硫化钼溶液中超声分散均匀，冷冻干燥后得到氨基化二硫化钼；将多巴胺溶于去离子水中，得到多巴胺溶液；

步骤2：将多巴胺溶液与氨基化二硫化钼混合，超声分散均匀获得复合溶液，室温下搅拌24h，离心收集沉淀，去离子水洗涤并干燥，得到聚多巴胺/纳米二硫化钼光催化剂。

步骤2中，多巴胺的质量为氨基化二硫化钼质量的0-30％，优选为10-30％，进一步优选为20％。