[发明专利]表面负载MoS2

说明书

本发明涉及表面负载MoS₂/ZrO₂的煤沥青基复合活性炭球及制备方法，所述煤沥青基复合活性炭球的比表在1300m²/g以上，具有丰富的孔道结构且孔道容积大于0.6cm³/g，MoS₂与ZrO₂形成异质结结构，煤沥青基复合活性炭球表面的MoS₂/ZrO₂负载层均匀。优点是：本发明通过两次升温可以使煤沥青中官能团缓慢氧化，有效减少了煤沥青球的熔化和开裂；炭球表面的MoS₂/ZrO₂负载层均匀，该复合活性炭球具有有效的杀菌性能和防脱落性能，可以有效地吸附水中的悬浮物和污染物。

技术领域

本发明属于水处理领域，尤其涉及一种面负载MoS₂/ZrO₂光催化异质结的煤沥青基复合活性炭球及制备方法。

背景技术

在工业蓬勃发展和国民经济持续增长的同时，水污染问题也日益凸显。据报道，世界范围内有超过9亿人接触不到洁净的水源，每年约有150万的儿童死于饮用污染的水。在众多的水污染物当中，病原微生物污染给生态环境和人类健康安全造成了极大的威胁。据世界卫生组织(WHO)调查结果显示，在发展中国家和偏远农村，由细菌、原生动物、真菌、立克次体、病毒和朊病毒等病原微生物引起的疾病占所有疾病的80％以上。水体中常见的病原微生物有大肠杆菌(Escherichia coli，E.coli)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae，V.cholerae)、志贺杆菌(Shiga bacillus，S.bacillus)、支原体、寄生虫、埃博拉病毒(Ebola virus，EBOV)等，这些病原微生物可通过人畜的粪便、生活垃圾、医疗垃圾等途径进入水源，当人们饮用或接触到含有病原微生物的水或食品后，就可能感染胃肠道、呼吸道、传染性肝病等多种疾病，甚者失去生命，从而给人们的健康安全带来了极大的危害。

近年来，人类对抗生素的泛滥使用导致细菌的耐药性增强，与临床使用的抗生素相比，新型生物材料具有更强的抗菌活性、更少的耐药性和良好的生物相容性，显示出强大的应用潜力。抗菌材料是具备抑菌或杀菌效能的材料，根据其有效成分(即抗菌剂)的不同，可将其分为三大类，有机抗菌剂、天然抗菌剂和无机抗菌剂。其中，无机抗菌剂因具有广谱抗菌性和安全性而被广泛应用，其主要通过金属离子(如：银、铜、锌离子等)进行抗菌。但金属元素离子抗菌存在着离子扩散造成二次污染的隐患。相比而言，光催化抗菌材料因具有良好的抗菌性、光催化性能、造价成本较低和稳定性等特点，在抗菌和光催化领域受到广泛关注。

活性炭具有比表面积大、吸附能力强等优点被广泛用于水处理吸附剂，其中球形活性炭凭借其球形结构而具有较高的装填密度和流动性，是水处理吸附剂中的佼佼者，但球形活性炭在水处理中仅起到物理吸附作用，对污染物只能起到暂时的消除效果，不能有效的分解水中细菌和污染物。

二氧化锆(ZrO₂)具有高熔点、高折射率和低热膨胀系数的性质，常用于耐热耐磨涂层，与其他材料复合后，不易脱落，但ZrO₂的禁带宽度约为5.0eV，只能在紫外光激发下同样具有杀菌能力，虽然其光生空穴具有较高的氧化电位，能应对各种结构复杂的微生物，但只对紫外光响应的特性大大限制了其应用。中国专利申请号CN202010415258.3公布了一种光催化异质结在水处理方向上的应用，二硫化钼(MoS₂)的能带较窄，约为1.9eV，具有可见光响应高，光吸收能力强的优点。同时，MoS₂的导带和价带主要来自Mo的4d轨道，因此，当MoS₂被光照产生电子-空穴对时，不会影响Mo-S化学键结合，而且MoS₂比离子键合硫化物更耐光腐蚀。此外，MoS₂不溶于水，仅溶于王水和热浓硫酸中，处理完污水后容易回收，不产生二次污染。MoS₂因具有高的可见光响应和耐光腐蚀性在光催化领域得到了广泛的应用，是与ZrO₂复合形成异质结复合材料的不二之选。

发明内容