[发明专利]二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用

说明书

本发明公开了二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用，将碳纳米纤维膜置于含有锡源与硫源的前驱体溶液中，反应后干燥，得到二硫化锡/碳纳米纤维复合材料，将二硫化锡/碳纳米纤维复合材料置入含有有机污染物的水中，然后超声处理，完成水中有机污染物的去除。本发明通过利用不同的技术思路，实现单纯SnS₂的催化降解有机污染物双酚A的目的，在催化过程，SnS₂在超声波刺激下可高效去除有机污染物。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料及压电催化技术领域，具体涉及一种一维碳纳米纤维与二维二硫化锡纳米片复合材料的制备方法及其在压电催化去除水体污染物中的应用。

背景技术

全球工业化迅速发展的同时带来严峻的环境污染和资源短缺问题。特别是一些有毒的有机化合物的积累，导致水、空气和土壤的质量下降，这些有毒化合物的危险特性已经严重影响了生态系统，危害到人类健康。太阳能的存储和利用被认为是缓解当前环境污染和资源短缺的有效策略。半导体光催化通常包括三个基本步骤：（1）吸收光子并在半导体中生成电子-空穴对，（2）电荷分离并迁移到催化剂表面，（3）表面氧化还原反应。半导体光催化剂的性能基本上取决于电荷分离和转移动力学。然而，目前大多数光催化剂面临光生电子-空穴快速复合的问题，因此极大地限制了光催化的活性。

发明内容

本发明提供一种一维碳纳米纤维与二维二硫化锡（SnS₂）纳米片的复合材料（SnS₂/CNFs）及其制备方法，在无需光照的条件下，通过超声处理，实现了催化降解水体污染物的目的。

为了达到上述目的，本发明采用如下具体技术方案：

二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用。

二硫化锡/碳纳米纤维复合材料去除水中有机污染物的方法，包括以下步骤：将二硫化锡/碳纳米纤维复合材料置入含有有机污染物的水中，然后超声处理，完成水中有机污染物的去除。

本发明所述二硫化锡/碳纳米纤维复合材料（SnS₂/CNFs）的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米纤维膜置于含有锡源与硫源的前驱体溶液中，反应后干燥，得到二硫化锡/碳纳米纤维复合材料。

本发明中，通过静电纺丝的方法得到聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜；然后通过高温煅烧处理，使得PAN纳米纤维膜碳化得到碳纳米纤维膜（CNFs）；再通过溶剂热法在碳纳米纤维膜表面负载一层SnS₂纳米片，得到所述纳米复合材料（SnS₂/CNFs）。

本发明中，静电纺丝方法中，配制质量分数为8%～12%的聚丙烯腈（PAN）溶液，溶剂为DMF，使用注射器进行静电纺丝。静电纺丝的条件是：滚筒接收器施加负压-8～-2KV，注射器针头施加正压+12～+18KV；针头与接收器之间的距离为15～20 cm；注射器推注速率为0.1～0.3 mm/min；滚筒接收器转速为50～100r/min。优选的，静电纺丝的条件如下：PAN溶液的质量分数为10%，滚筒接收器施加负压-5KV，注射器针头施加正压+15KV；针头与接收器距离为20 cm；纺丝速率为0.2 mm/min；滚筒接收器转速为70 r/min。

本发明中，静电纺丝后得到PAN纳米纤维膜，随后将其在氩气气氛下以2^oC/min的速率从室温升温至500^oC再保持2～5小时。优选的，在500^oC下保持4小时后得到碳纳米纤维膜（CNFs）。

本发明中，为得到SnS₂/CNFs纳米复合材料，将一片碳纳米纤维膜（比如2×4cm²）置于含有锡源与硫源的前驱体溶液中，然后溶剂热反应，之后用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60^oC下鼓风干燥12小时，得到SnS₂/CNFs纳米复合材料。