[发明专利]一种二硫化钼-活性炭压电催化剂的制备及其应用

说明书

本发明涉及高级氧化领域，具体涉及一种二硫化钼‑活性炭压电催化剂的制备及其应用。通过一步水热法制备了二硫化钼‑活性炭压电催化剂，该催化剂分散到水中后，通过施加连续超声振荡进行压电催化反应以产生活性氧物种。所述活性氧物种以过氧化氢、单线态氧和超氧阴离子的形式存在。产生的活性氧可以驱动水和污染物发生氧化还原反应，达到水体中污染物的有效去除。

技术领域

本发明涉及高级氧化领域，具体涉及一种二硫化钼-活性炭压电催化剂的制备及应用。

背景技术

近年来，人类的生产生活活动不断地向水环境中释放了大量污染物，如抗生素、染料、农药和内分泌干扰物等，并由此对人体和生物体的健康带来潜在影响。各种水处理技术，如混凝、膜过滤、生物滤池和高级氧化等被用来净化污染水体。其中，高级氧化技术因产生强氧化性的活性氧(Reactive oxygen species，ROS)，如·OH、·O₂^-、¹O₂和H₂O₂等，可以将水体中的污染物降解为无害的CO₂和H₂O而成为近年的研究热点。

作为高级氧化的一种，压电催化是指压电材料在机械力(如超声)的作用下发生变形，从而导致其表面的电子-空穴对分离，产生内建电场，驱动污染物和水发生氧化还原反应。过渡金属二硫化钼(奇数层)具有良好的压电效应，被广泛应用于水体中污染物的降解和水分解产氢。但是纯二硫化钼容易堆叠，会导致其压电催化效率的下降。

炭材料因其具有良好的导电性和化学稳定性，可以有效提升半导体的压电催化性能。将二硫化钼原位生长在活性炭上，不仅可以有效地阻止二硫化钼的堆叠，而且可以加速压电催化过程中的污染物的迁移和电子传输速率，有效地提高压电催化效率。同时，鉴于活性炭是工业化产物，二硫化钼和活性炭的耦合有利于压电催化剂的工业化拓展应用。

发明内容

针对纯二硫化钼压电催化过程中的堆叠问题，本发明提供一种二硫化钼-活性炭压电催化材料，可实现水体中污染物的高效降解，达到去除工业废水中污染物的目的。该催化剂制备方法简单、成本低廉，绿色环保且具有较高的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供一种二硫化钼-活性炭压电催化剂的制备，包括以下步骤：

(1)将一定量的钼酸铵和硫脲溶解在60mL超纯水中，得到溶液A；

(2)将一定量的活性炭加入溶液A，得到溶液B；

(3)将溶液B超声处理30min，得到悬浮液C；

(4)将悬浮液C倒入100mL的聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，该高压釜在一定温度下进行水热过程；

(5)将水热后的产物经过无水乙醇和超纯水的洗涤数次之后，于一定温度下过夜烘干得到二硫化钼-活性炭压电催化剂。

其中，步骤(1)中钼酸铵的质量为0.92-1.84g。

其中，步骤(1)中的硫脲的质量为1.22-2.44g。

进一步地，步骤(2)中的活性炭的质量为0.1-0.5g。

其中，步骤(3)中的超声条件为40kHz，功率为0-100W。

其中，步骤(4)中的水热温度范围为180-220℃。

其中，步骤(4)中的水热时间为18-24h。

其中，步骤(5)中的烘干温度为60-80℃。

进一步地，步骤(5)中的烘干时间为8-12h。

本发明制备的二硫化钼-活性炭压电催化剂主要应用于水体中污染物的去除。

本发明的优点如下：