本发明属于复合可见光催化剂及染料废水降解技术领域，具体涉及一种磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术：
当今世界，环境污染和能源短缺问题已经引起社会的广泛关注。自纳米半导光催化材料的出现，很多现存的环境污染问题和能源短缺问题得到了一定的缓解。MoS2作为一种过渡金属硫化物纳米光催化材料，凭借其优越的物理和化学性质，应用涉及范围较为广泛，比如在处理难生物降解的有机废水、润滑油添加剂、光电设备、钠离子和锂离子电池、传感器、晶体管、气体分离和能量的储存与转化等方面均有涉及。同时由于作为半导体材料MoS2比表面积大、吸附能力强、具有较宽的带隙使得其在光催化剂材料的制备和应用上有很大的前景。但是它依然存在一些缺陷，比如难以从处理过的废水中快速回收造成二次污染，极大地阻碍了MoS2光催化剂大批量投入实际应用的步伐。因而，对它的实际应用能力进一步研究是十分必要的。而把光催化材料做成带有磁性的材料就能够克服这个困难。四氧化三铁（Fe3O4）磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛，是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具。它的最小粒径只有几纳米，磁性强且持久，适合作为磁核发挥其磁性作用。因此将MoS2光催化剂包裹在Fe3O4外面，这样结合起来能够在外加磁场下实现快速回收利用，弥补MoS2光催化材料自身的缺点。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供了一种操作工艺简单且能够通过外加磁场回收利用的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂及其制备方法，该方法制备的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂能够在自然太阳光照射下光催化降解高浓度染料废水。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将FeCl3·6H2O、CH3COONa·3H2O和聚乙烯吡咯烷酮加入到乙二醇溶液中机械搅拌至均匀，然后用2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH=5形成黄褐色溶液，再将该黄褐色溶液转移至水热反应釜中于200℃保持8h，离心，用无水乙醇洗3次，真空干燥12h得到圆球状Fe3O4；
（2）将CH4N2S和(NH4)6MoO7O24·4H2O加入到20mL去离子水中，超声，再加入圆球状Fe3O4，超声，然后转移至水热反应釜中于200℃保持8h，最后自然冷却，离心，用水洗三次，真空干燥12h得到磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂。
本发明所述的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将1.5g FeCl3·6H2O、2g CH3COONa·3H2O和1g聚乙烯吡咯烷酮加入到30mL乙二醇溶液中，将此混合液机械搅拌2h至完全分散，然后用2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH=5形成黄褐色溶液，再将该黄褐色溶液转移至水热反应釜中于200℃保持8h，离心，用无水乙醇洗3次，最后置于真空干燥箱中于60℃干燥12h得到圆球状Fe3O4；
（2）将1.52g CH4N2S和0.7g (NH4)6MoO7O24·4H2O加入到水中，超声20min，然后加入0.12g圆球状Fe3O4，超声20min后转移至水热反应釜中于200℃保持8h，最后自然冷却，离心，用水洗三次，再置于真空干燥箱中于60℃干燥12h得到磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂。
本发明所述的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂，其特征在于是由上述方法制备得到的。
本发明所述的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂在自然太阳光照射下光催化降解高浓度染料废水中的应用，使用后的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂通过外加磁场分离并重复循环使用。
进一步优选，所述的高浓度染料废水为10mg/L的罗丹明B染料废水。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明制备的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂有很好的可见光响应的光催化性能，在自然太阳光照射下能够高效降解高浓度染料废水，而且能够用磁铁进行直接回收，为材料的回收利用提供了极大的方便，在降解有机污染物的处理技术中有较强的市场应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例4制得的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂和单纯的Fe3O4的XRD图谱，由图可知制得的MF-17光催化剂同时有Fe3O4和MoS2的峰出现，都保留了原有的晶型，并且光催化降解效果最优。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将1.52g CH4N2S和0.7g (NH4)6MoO7O24·4H2O加入到水中超声20min；转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜于200℃保持8h，最后自然冷却，离心，用水洗三次，置于真空干燥箱中于60℃干燥12h得到MoS2光催化剂，标记为MS。
本实施例制得的MoS2光催化剂在模拟太阳光照射下降解10mg/L的罗丹明B染料废水，3h的降解率为80.8%。
实施例2
将1.5g FeCl3·6H2O、2g CH3COONa·3H2O和1g聚乙烯吡咯烷酮加入到30mL乙二醇溶液中，将此混合液机械搅拌2h至完全分散；然后用2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH=5形成黄褐色溶液；再将该黄褐色溶液转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜中于200℃保持8h，自然冷却，离心，用无水乙醇洗3次，然后置于真空干燥箱中于60℃干燥12h得到圆球状Fe3O4；将1.52g CH4N2S和0.7g (NH4)6MoO7O24·4H2O加入到水中超声20min；然后加入0.03g圆球状Fe3O4，超声20min后转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜中于200℃保持8h，最后自然冷却，离心，水洗三次，再置于真空干燥箱中于60℃干燥12h即得到含有5wt% Fe3O4的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂，标记为MF-5。
本实施例制得的MF-5光催化剂在模拟太阳光照射下降解10mg/L的罗丹明B染料废水，3h的降解率为63.1%。
实施例3
将1.5g FeCl3·6H2O、2g CH3COONa·3H2O和1g聚乙烯吡咯烷酮加入到30mL乙二醇溶液中，将此混合液机械搅拌2h至完全分散；然后用2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH=5形成黄褐色溶液；再将该黄褐色溶液转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜中于200℃保持8h，自然冷却，离心，用无水乙醇洗3次，然后置于真空干燥箱中于60℃干燥12h得到圆球状Fe3O4；将1.52g CH4N2S和0.7g (NH4)6MoO7O24·4H2O加入到水中超声20min；然后加入0.06g圆球状Fe3O4，超声20min后转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜中于200℃保持8h，最后自然冷却，离心，水洗三次，再置于真空干燥箱中于60℃干燥12h即得到含有10wt% Fe3O4的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂，标记为MF-10。
本实施例制得的MF-10光催化剂在模拟太阳光照射下降解10mg/L的罗丹明B染料废水，3h的降解率为57.2%。
实施例4
将1.5g FeCl3·6H2O、2g CH3COONa·3H2O和1g聚乙烯吡咯烷酮加入到30mL乙二醇溶液中，将此混合液机械搅拌2h至完全分散；然后用2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH=5形成黄褐色溶液；再将该黄褐色溶液转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜中于200℃保持8h，自然冷却，离心，用无水乙醇洗3次，然后置于真空干燥箱中于60℃干燥12h得到圆球状Fe3O4；将1.52g CH4N2S和0.7g (NH4)6MoO7O24·4H2O加入到水中超声20min；然后加入0.12g圆球状Fe3O4，超声20min后转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜中于200℃保持8h，最后自然冷却，离心，水洗三次，再置于真空干燥箱中于60℃干燥12h即得到含有17wt% Fe3O4的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂，标记为MF-17。
本实施例制得的MF-17光催化剂在模拟太阳光照射下降解10mg/L的罗丹明B染料废水，3h的降解率为93%。
实施例5
将1.5g FeCl3·6H2O、2g CH3COONa·3H2O和1g聚乙烯吡咯烷酮加入到30mL乙二醇溶液中，将此混合液机械搅拌2h至完全分散；然后用2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH=5形成黄褐色溶液；再将该黄褐色溶液转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜中于200℃保持8h，自然冷却，离心，用无水乙醇洗3次，然后置于真空干燥箱中于60℃干燥12h得到圆球状Fe3O4；将1.52g CH4N2S和0.7g (NH4)6MoO7O24·4H2O加入到水中超声20min；然后加入0.18g圆球状Fe3O4，超声20min后转移到聚四氟乙烯衬垫的高压水热反应釜中于200℃保持8h，最后自然冷却，离心，水洗三次，再置于真空干燥箱中于60℃干燥12h即得到含有23wt% Fe3O4的磁性MoS2@Fe3O4复合可见光催化剂，标记为MF-23。
本实施例制得的MF-23光催化剂在模拟太阳光照射下降解10mg/L的罗丹明B染料废水，3h的降解率为74%。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。