[发明专利]一种降解水中微污染物的磁性CDs-MoS2-Fe3O4光催化材料的绿色合成方法

说明书

本发明公开了一种降解水中微污染物的磁性CDs‑MoS₂‑Fe₃O₄光催化材料的绿色合成方法。该方法包括以下步骤：（1）将MoS₂和葡萄糖混合研磨均匀，然后加入水，继续研磨均匀后，洗涤，再分散、离心，收集上清液后加水，得二硫化钼纳米片溶液；（2）将MoS₂纳米片溶液离心并收集沉淀物，再溶解在乙二醇中，然后加入FeCl₃•6H₂O和NaAc反应，冷却后用磁铁分离，再洗涤，干燥，得磁性CDs‑MoS₂‑Fe₃O₄光催化材料。本发明的CDs‑MoS₂‑Fe₃O₄光催化材料不仅具有高的光催化效率，而且能进行磁性回收重复利用，解决了目前饮用水源中微污染有机物的催化降解光催化剂的制备和回收难题。

技术领域

本发明属于纳米催化剂制备领域，具体涉及一种降解水中微污染物的磁性CDs-MoS₂-Fe₃O₄光催化材料的绿色合成方法。

背景技术

由于现行自来水厂的出水稳定性降低，原水中检测出的微量有机物种类增加，许多饮用水的水源已经呈现微污染特征。有机染料广泛应用于纺织，塑料和化妆品等行业。由于其毒性和抗生物降解性，工业中应用的染料会导致水源的污染。传统的微污染物去除技术主要包括物理法、化学法和生物法，它们不仅不能使污染物得到彻底的矿化，而且还存在着会产生二次污染、处理成本高以及选择性差等缺点。

近年来，由于光催化降解在提高效率和降低成本方面的优势而受到广泛的研究。光催化技术几乎可以催化降解所有对人体和环境有害的部分无机物质和有机物质包括顽固的氯化芳烃在内，该技术不仅充分利用了自然界丰富的资源，比如太阳光的使用，既不浪费资源，也不会造成二次污染，而且提高了反应速度。目前，用于光催化降解的光催化剂主要是含有过渡金属化合物作半导体或新型改性复合材料，即单一光催化剂和复合光催化剂。单一类型催化剂主要有TiO₂，ZnO，Cds，WO₃等。复合光催化剂则有金属/半导体，金属掺杂半导体，多种半导体复合，过渡金属络合物等类型。半导体光催化剂的带隙激发所需的光源，带隙尺寸和能量的不同导致光催化活性的差异。一些窄带半导体光催化剂虽然与可见光反应，但由于其自身的光学不稳定性和化学不稳定性而不能用作良好的光催化剂或单独使用效果较差。例如，氧化铁引起阳极的轻微腐蚀反应，光催化活性不高；ZnO在水中不稳定，在颗粒表面形成Zn(OH)₂；金属硫化物在水溶液或光照下变得不稳定，会产生阳极腐蚀反应等。所以，制备合成简便，性能优异且可回收性的强的光催化剂仍然是一个难题。

近年研究表明，二硫化钼（MoS₂）有望替代硅成为新一代的半导体材料。作为一种过渡金属二硫化物中最具代表性的材料，MoS₂由于其优异的电子，光学和催化性质而在许多领域引起了极大的兴趣。更重要的是，MoS₂是一种理想的可见光响应的光催化剂，它能更充分地利用太阳光。当剥离成一个或有限数量的层时，二维的 MoS₂由于间接带隙转变为直接带隙而使光催化性能得到提升。化学剥离和溶剂热合成是制备MoS₂纳米片的常用方法。然而在实际的应用中，MoS₂纳米片很容易由于堆积导致其活性边缘暴露更多的惰性基面，导致催化活性的下降和丧失。另外，如果没有适当的修饰，粉末状纳米材料将受到颗粒聚集的影响，使其光学，电子和催化性能降低，这阻碍了它在光催化降解中的潜在应用。 因此，一些策略致力于用活性生物分子修饰MoS₂或用MoS₂重新组装复合物以形成异质结构复合物。然而，由于复杂的步骤和制备工艺，大多数方法都受限于专门设备或有毒溶剂，这些溶剂不可持续且对环境不友好。