[发明专利]光催化膜及其制备方法和对消毒副产物前体物的降解应用

说明书

本发明公开了一种光催化膜及其制备方法、及其对消毒副产物前体物的降解应用，其中光催化膜的制备方法包括以下步骤：将二硫化钼(MoS₂)与氧化石墨烯(GO)进行复合，制得MoS₂/RGO(还原的氧化石墨烯)复合物；提供聚偏氟乙烯超滤膜，并将聚偏氟乙烯超滤膜浸于Tris‑盐酸多巴胺溶液中得到聚合多巴胺负载的聚偏氟乙烯超滤膜；再将MoS₂/RGO复合物溶于水并超声处理，将MoS₂/RGO复合物的水溶液真空抽滤于聚合多巴胺负载的聚偏氟乙烯超滤膜上，再进行真空干燥，制得光催化膜。本发明提出的光催化膜的制备方法及制得的光催化膜在可见光区域可以高效降解消毒副产物前体物。

技术领域

本发明涉及光催化降解技术领域，尤其涉及一种光催化膜及其制备方法、及其对消毒副产物前体物的降解应用。

背景技术

21世纪以来，随着环境分析技术的进步和人们环境意识的增强，一类新兴消毒副产物-亚硝胺，开始受到人们的广泛关注。其中比较有代表性的是亚硝基二甲胺(NDMA)。由于亚硝胺普遍存在、毒性(致癌)效应强、处理难度大，很快受到国内外水处理领域的普遍关注。亚硝胺主要来自于其前体物与水处理过程中使用的氯(胺)等消毒剂和臭氧等氧化剂的反应。亚硝胺消毒副产物一旦产生，极难被去除，所以亚硝胺控制要从前体物的控制着手。亚硝胺的前体物主要是氮原子β位为芳香环的叔胺，比较典型的前体物如雷尼替丁，它的NDMA生成势高达84-90％。

近几十年来，利用半导体光催化技术降解污染物的研究不断地涌现并日渐深入。与传统技术相比，光催化技术直接利用丰富的天然能源——太阳光，对水中和空气中的各类污染物进行降解和矿化，彻底氧化有机物而不产生二次污染。此外，光催化降解的条件温和，无需外加氧化剂，处理过程安全，成本低。

到目前为止，人们开发了多种光催化剂，其中最具有代表性的是二氧化钛(TiO₂)。只对紫外光响应的光催化剂(如TiO₂)虽然具有较高的催化效率，然而对太阳光总能量的利用率较低(紫外光只占太阳光总能量的4-5％)，严重限制了其作为光催化材料的应用范围。同时，光催化纳米粉体材料，不易回收使用，且在使用过程中易流失，从而导致重复使用性下降。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为解决光催化技术在水处理应用中对太阳光的利用率低、催化剂容易流失、重复使用率低、催化效果不佳等技术瓶颈，本发明提出一种在可见光区域可以高效降解消毒副产物前体物的光催化膜及其制备方法、以及其在可见光下对消毒副产物前体物的降解应用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一个实施例公开了一种光催化膜的制备方法，包括以下步骤：

将二硫化钼与氧化石墨烯进行复合，制得MoS₂/RGO复合物；

提供聚偏氟乙烯超滤膜，并将聚偏氟乙烯超滤膜浸于Tris-盐酸多巴胺溶液中得到聚合多巴胺负载的聚偏氟乙烯超滤膜；再将MoS₂/RGO复合物溶于水，并将MoS₂/RGO复合物的水溶液真空抽滤于聚合多巴胺负载的聚偏氟乙烯超滤膜上，再进行真空干燥，制得光催化膜。

优选地，其中将二硫化钼与氧化石墨烯进行复合，制得MoS₂/RGO复合物具体包括：

S1：将氧化石墨烯溶液置于乙醇溶液中，超声分散后进行离心，得到上层的悬浮液；

S2：将钼酸钠和硫脲溶解到步骤S1得到的悬浮液中，搅拌均匀并超声分散得到混合溶液；