[发明专利]一种(002)晶面间距拓宽及多缺陷MoS2

说明书

本发明公开了一种(002)晶面间距拓宽及多缺陷MoS₂吸附剂的制备方法，以可溶性钼酸盐、有机硫源、缺陷生成剂为原料，经溶剂热反应进行制备。此外，还公开了利用上述(002)晶面间距拓宽及多缺陷MoS₂吸附剂的制备方法制得的产品和应用。本发明通过将MoS₂的(002)晶面间距拓宽至大于汞离子水合半径，使得汞离子进入层间而进一步增加反应位点；同时形成多缺陷MoS₂，将更多S^2‑原子暴露，从而有效解决了传统金属硫化物对汞离子吸附速度慢，吸附容量低等技术问题。

技术领域

本发明涉及汞离子吸附材料技术领域，尤其涉及一种(002)晶面间距拓宽并拥有较多缺陷的MoS₂吸附剂材料的制备方法及其制得的产品，以及在含汞废水中汞脱除方面的应用。

背景技术

水体中的汞离子对公众健康和环境危害的威胁一直存在。金属汞离子在环境中不易降解，且可通过生物链的富集作用最终进入人体，严重威胁人体健康。因此，对于废水中汞离子的有效处理对于环境和人体健康均具有重要意义。

目前，对水体中汞离子的去除主要采用物理吸附的方式，常用的吸附剂有活性炭、沸石、高岭土以及石墨烯等。这些吸附剂主要依靠较大的比表面积将汞离子吸附在表面，因此通常具有较低的汞离子吸附容量、差的选择性以及弱的结合能力等缺点。有鉴于此，对于汞离子的化学吸附成为工业应用的热点，常用的以化学吸附为主的吸附剂主要是含S化合物，通过形成稳定的Hg-S化学键将汞离子去除。

MoS₂为一种层状过渡金属硫化物，化学稳定性好。每一层中两个硫原子中间夹着一个钼原子构成S-Mo-S夹层，层与层之间是弱范德华力结合。常规的MoS₂对汞离子的吸附主要是靠其边缘硫与汞离子的作用，但边缘硫的数量有限，对汞的吸附也有限。同时由于(002)晶面的间距较小，汞离子无法进入，大大减小了Hg离子与更多S^2-离子接触的机会。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种(002)晶面间距拓宽及多缺陷MoS₂吸附剂的制备方法，通过将MoS₂的(002)晶面间距拓宽至大于汞离子水合半径，使得汞离子进入层间而进一步增加反应位点；同时形成多缺陷MoS₂，将更多S^2-原子暴露，以有效解决传统金属硫化物对汞离子吸附速度慢，吸附容量低等技术问题。本发明的另一目的在于提供利用上述(002)晶面间距拓宽及多缺陷MoS₂吸附剂的制备方法制得的产品和应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种(002)晶面间距拓宽及多缺陷MoS₂吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)以可溶性钼酸盐、有机硫源、缺陷生成剂为原料，所述可溶性钼酸盐、有机硫源的用量为按照摩尔比Mo∶S＝1∶1.5～4；所述缺陷生成剂为柠檬酸、柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、三甲基十八烷基氯化铵中的一种或其组合，用量为按照摩尔比缺陷生成剂∶MoS₂＝0.01～0.5∶1；

(2)将去离子水与添加剂混合作为混合溶剂，所述添加剂为氨水、氯化氨、硫酸铵、碳酸铵中的一种或其组合，按照重量份数去离子水∶添加剂＝100∶1～50；将所述原料加入混合溶剂中混合均匀，得到原料浓度为0.05～0.5mol/L的反应溶液；

(3)所述反应溶液在120～220℃温度下进行溶剂热反应，反应时间为8～12h，得到的反应产物用去离子水和无水乙醇各洗涤3～5次，经60～80℃烘干，即得到MoS₂吸附剂粉末材料；