一种介孔二硫化钼可见光催化剂材料的制备方法及其在降解抗生素废水领域中的应用与流程

本发明涉及抗生素废水的治理，特别是高浓度盐酸四环素和磺胺二甲基嘧啶抗生素废水的光催化降解，具体涉及一种介孔二硫化钼可见光催化剂材料的制备方法及其在降解处理抗生素废水领域中的应用，属于光催化环保纳米材料技术领域。

背景技术

近年来，废水中药物残留物的存在及其对生态系统的危害已引起全世界的关注。医药残留物通过制药工业，医院污水，人畜排泄等多种来源排入水生环境，造成生活环境污染。由于抗生素在人类以及水产养殖和活体药物方面的使用广泛，抗生素残留在医药污染物中占很大比例，水体系中的抗生素残留物即使在低浓度下也可能引起负面的环境影响，包括对细菌的抗生素抗性，生态系统的扰动以及通过饮用水或食物链危害人类健康。目前，已知的一些技术，如活性炭吸附、微生物降解、电解(rscadvances，2013，3，14807-14813)，已被应用于处理水体中的抗生素，但这些技术在抗生素降解能力，能耗等方面存在诸多不足。

近年来，半导体光催化技术利用太阳光以其绿色高效、无二次污染等特点，成为处理抗生素残留的研究热点。半导体光催化剂材料是影响光催化降解性能的关键，开发新型、高效的光催化剂材料是光催化技术实际应用亟待解决的问题，得到了广泛的关注。目前用于研究的光催化剂主要是n型金属氧化物半导体，特别是tio2因其无毒、稳定和廉价而应用得最为广泛，但是由于它3.2ev的禁带宽度导致对太阳光的吸收只在紫外光范围内，而这部分波长的光线只占太阳光的4％左右，严重影响其使用效率。并且传统tio2粉体光催化剂比表面积小，化学活性低。二硫化钼作为一种层状过渡金属硫化物，由于其独特的层状结构被广泛地应用在光电转换以及光催化领域。与tio2相比，二硫化钼的带隙宽度只有1.80ev左右，对太阳光包括可见光部分具有很强的吸收作用，同时它具有良好的化学稳定性，取长补短，二硫化钼在光催化领域同样具有很大的研究意义和应用潜力。如专利cn106582880a公开了二硫化钼/mil-101复合光催化材料是制备方法及其在降解含环丙沙星抗生素废水领域中的应用。相对于传统的粉体材料，纳米多孔材料具有比表面积大、悬键丰富、反应活性位多的特性。需要指出的是当前报道的二硫化钼纳米材料，虽然尺寸较小，但是比表面积较小，且合成过程复杂，对高浓度抗生素的高效治理应用较少。

技术实现要素：

本发明针对传统光催化剂在可见光下催化效率低的问题，提供了一种介孔二硫化钼可见光催化剂材料的制备方法及其在降解处理抗生素废水领域中的应用，特别是在高浓度盐酸四环素和磺胺二甲基嘧啶抗生素中的应用。该方法能制备出形貌规整、尺寸分布均匀的介孔二硫化钼可见光催化剂材料，该制备方法简单、快捷并便于操作，制备得到的光催化剂具有较好的可见光催化效率，可有效的光催化降解抗生素废水，特别是高浓度盐酸四环素和磺胺二甲基嘧啶抗生素废水。此外，本发明所制备的光催化剂材料对于水中高浓度的染料污染物也有良好的降解效果。

本发明的技术方案如下：

1形貌规整的二硫化钼介孔微球可见光催化剂材料粉末的制备

1)配置溶液：将1.5～1.8g钼酸钠和2.0～2.5g硫代乙酰胺溶于30～50ml去离子水中；

2)将溶液转入聚四氟乙烯内衬下的不锈钢高压釜，通入氮气5～10min；

3)将溶液在200～230℃的密闭条件下搅拌保温6～8h；

4)离心得到黑色沉淀，用去离子水和乙醇清洗后，60～80℃真空干燥18～24h后，研磨得到所需光催化剂粉体；

2抗生素废水的光催化降解应用

1)采用300w氙灯作为光催化降解光源。

2)将0.1g介孔二硫化钼可见光催化剂分散于100～150ml高浓度抗生素溶液中，每隔5～15min取3～5ml溶液；

3)将所取溶液经离心后取上层清液并用紫外-可见吸收光谱仪测试其吸光度数值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的二硫化钼可见光催化剂材料为形貌规整、尺寸分布均匀的介孔球形纳米颗粒；制备催化剂所用的原料价格便宜；该制备方法简单、快捷并便于操作；制备得到的光催化剂具有较好的可见光催化效率，可有效的可见光催化降解抗生素废水，特别是对高浓度盐酸四环素和磺胺二甲基嘧啶抗生素废水能够高效降解，具有广阔的应用前景和市场价值。

附图说明

图1为制备得到的二硫化钼粉末的紫外漫反射图；

图2为制备得到的二硫化钼粉末的x射线衍射图；

图3为制备得到的二硫化钼粉末的扫描电镜图；

图4为实施例2制备得到的二硫化钼介孔微球可见光催化剂材料的光催化降解盐酸四环素浓度随时间的变化曲线；

图5为实施例3制备得到的二硫化钼介孔微球可见光催化剂材料的光催化降解磺胺二甲基嘧啶浓度随时间的变化曲线；

图6为实施例4制备得到的二硫化钼介孔微球可见光催化剂材料的光催化降解罗丹明b浓度随时间的变化曲线。

具体实施方式

本发明提供一种介孔二硫化钼可见光催化剂材料的制备方法及其在降解处理抗生素废水领域中的应用，特别是在高浓度盐酸四环素和磺胺二甲基嘧啶抗生素废水中的应用，以下为本发明的具体实施方式，进一步说明本发明，但本发明不局限于此。

实施例1

1)配置溶液：将1.7g钼酸钠和2.2g硫代乙酰胺溶于36ml去离子水中；

2)将溶液转入聚四氟乙烯内衬下的不锈钢高压釜，通入氮气10min；

3)将溶液在220℃的密闭条件下搅拌保温6h；

4)离心得到黑色沉淀，用去离子水和乙醇清洗后，60℃真空干燥24h后，研磨得到所需光催化剂粉体；

实施例2

1)配制50mg/l的盐酸四环素溶液，称取0.1g合成的形貌规则的球形纳米二硫化钼粉体并分散于100ml所配制的盐酸四环素溶液中，每隔10～20min取4ml溶液；

2)采用300w氙灯作为可见光催化降解测试光源；

3)在恒温条件下进行＞420nm的可见光照射，每隔10min取4ml溶液，经离心后取上层清液；

4)用紫外-可见吸收光谱仪实时测试其吸光度的变化，以检测盐酸四环素浓度随时间的变化。

实施例3

1)配制50mg/l的磺胺二甲基嘧啶溶液，称取0.1g合成的形貌规则的球形纳米二硫化钼粉体并分散于100ml所配制的磺胺二甲基嘧啶溶液中，每隔10～20min取4ml溶液；

2)采用300w氙灯作为可见光催化降解测试光源；

3)在恒温条件下进行＞420nm的可见光照射，每隔10min取4ml溶液，经离心后取上层清液；

4)用紫外-可见吸收光谱仪实时测试其吸光度的变化，以检测磺胺二甲基嘧啶浓度随时间的变化。

实施例4

1)配制50mg/l的罗丹明b有机污染物溶液，称取0.1g合成的形貌规则的球形纳米二硫化钼粉体并分散于100ml所配制的罗丹明b有机污染物溶液中，每隔10～20min取4ml溶液；

2)采用300w氙灯作为可见光催化降解测试光源；

3)在恒温条件下进行＞420nm的可见光照射，每隔10min取4ml溶液，经离心后取上层清液；

4)用紫外-可见吸收光谱仪实时测试其吸光度的变化，以检测罗丹明b有机污染物浓度随时间的变化。

通过本实施例制备的介孔二硫化钼可见光催化剂材料，光催化降解盐酸四环素、磺胺二甲基嘧啶抗生素、罗丹明b有机污染物溶液的浓度随时间变化分别如图4、图5、图6所示，从图中可见所制备的介孔二硫化钼可见光催化剂材料具有良好的光催化降解盐酸四环素、磺胺二甲基嘧啶和罗丹明b的性能。当降解50mg/l磺胺二甲基嘧啶时，降解率达到百分之六十以上；当降解50mg/l盐酸四环素时，降解率达到百分之九十五以上；当降解50mg/l罗丹明b时，降解率达到百分之九十以上。因此，本发明制备的介孔二硫化钼可见光催化剂粉末对盐酸四环素、磺胺二甲基嘧啶抗生素废水和罗丹明b有机污染物有良好的光催化降解效果。