[发明专利]一种流水驱动的二硫化钼/碳毡柔性压电材料及其制备方法和对抗生素的降解应用

说明书

本发明公开了一种流水驱动的二硫化钼/碳毡柔性压电材料及其制备方法和对抗生素的降解应用，属于压电催化降解领域。本发明旨在解决传统压电催化材料不可回收、耗能高的问题。本发明将钼酸钠和硫脲溶于去离子水中，得到溶液A；对碳毡亲水化处理后完全浸没在溶液A中，然后在密封下进行水热处理；反应完毕后取出，依次用去离子水和无水乙醇清洗，密闭条件下干燥得到所述的二硫化钼/碳毡。获得二硫化钼微观形貌为纳米花状，特殊的结构对外界机械力响应极强，在同等强度机械力作用下能够产生更强的压电效应，具有优异的污染物降解效率。本发明在医疗废水处理、废水循环再利用、饮用水净化、土壤及地下水环境净化等领域，具有十分广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于压电催化降解技术领域，具体地说，涉及一种流水驱动的二硫化钼/碳毡柔性压电材料，及一种流水驱动的二硫化钼/碳毡柔性压电材料的制备方法；以及所述二硫化钼/碳毡柔性压电材料降解抗生素的应用。

背景技术

抗生素作为一类抑菌杀菌的典型药物，广泛应用于人兽传染病防治以及水产养殖等方面。然而，在药品生产以及使用过程中，会产生大量含有抗生素的废水。抗生素具有化学稳定性，因而很难被自然微生物降解。目前世界各地在土壤、地表水、地下水、沉积物甚至饮用水中都检测到了抗生素残余。环境中残留的抗生素可能会导致耐药细菌的产生以及抗生素在食物链中的富集，从而对生态系统和人类健康构成严重威胁。因此，有效去除抗生素类污染物已成为水处理领域的研究热点。

目前，去除抗生素的方法主要有吸附法、生物降解法和高级氧化法。高级氧化法包含Fenton法、臭氧氧化法、电化学氧化法和光催化氧化法。物理方法可以转移抗生素，但不能完全将其从环境中移除。而生物降解法由于抗生素分子量大、结构复杂、抗菌谱广，使用受到很大限制。高级氧化过程会产生羟基自由基，该自由基具有相当高的氧化活性，可以有效地将有机分子分解成几个无毒的小分子，是当下的研究热点。

在高级氧化法中，Fenton法实质是二价铁离子和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基，虽然效率较高，但反应过程需要铁离子参与，可能造成二次污染。而臭氧氧化及电化学氧化成本较高，反应所需的条件及原料的获取有一定难度，因此其大规模商业化应用受到一定限制。光催化反应的机理是材料接受光照致使电子与空穴分离，并与液体环境中的污染物在材料表面反应以达到降解目的，其实际应用受到环境中光强的影响，难以长时间高效降解。

近年来，由于在黑暗环境中具有超高降解效率，压电催化得到了很好的发展。在机械力导致的机械应变下，压电材料可以产生内电场并诱发化学反应，形成羟基自由基用于降解有机污染物，具有性能稳定，绿色环保，操作简单等优势。但现有的压电降解材料主要有两点不足：首先，材料多为粉体，使用后难以回收，会混在水体中造成二次污染；其次，现有材料多由超声作为机械力来源驱动压电反应，对能源需求较高。

发明内容

本发明旨在解决传统粉体式压电催化剂所造成的二次污染，原材料不可回收及反应所需能量较高等一系列问题，提供了一种流水驱动的二硫化钼/碳毡柔性压电材料及其制备方法和对抗生素的降解应用；本发明的压电降解材料具有可持续、可再生、低耗能、绿色环保的优点。

本发明提供一种二硫化钼/碳毡柔性压电材料及制备方法，获得的二硫化钼/碳毡柔性压电材料用于压电催化降解抗生素类污染物，特别是在高浓度环丙沙星抗生素中的应用，以解决传统压电催化材料不可回收，耗能高的技术问题。为了解决上述技术问题，本发明采取了以下的技术方案：

本发明中的一种流水驱动的二硫化钼/碳毡柔性压电材料的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤一、将钼酸钠和硫脲溶于去离子水中，得到溶液A；

步骤二、对碳毡亲水化处理，然后完全浸没在溶液A中，然后在密封下进行水热处理，反应完毕后冷却至室温，取出，依次用去离子水和无水乙醇清洗，然后密闭下干燥；得到所述的二硫化钼/碳毡柔性压电材料，获得二硫化钼/碳毡柔性压电材料中的二硫化钼微观形貌为纳米花状。