一种MoS2/Ag2CO3异质结光催化材料的合成及应用的制作方法

本发明属于复合光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种mos2/ag2co3异质结光催化材料的原位沉淀法合成及应用。

背景技术

近些年，随着社会的不断发展，环境污染已成为全球关注的问题。一系列问题（如水污染和空气污染）不仅破坏了自然的平衡，而且威胁到人类的健康，所以寻求一些高效和低成本的技术手段是迫切的。光催化降解是一种颇具吸引力的绿色化学技术，在废水处理领域得到了广泛的研究，该技术能够很有效的降解污染物和抑制致病细菌生长；并且大部分光催化材料具有无污染、低成本、降解效率高和多次循环使用等优点，在环境和能源等各个领域成为研究的热点。然而研究表明，单组分的光催化材料对光的利用效率低并且光生电子-空穴复合几率高，影响了其光催化活性，而异质结材料是通过两种不同的半导体复合构建的材料，能够有效提高材料的光利用效率，降低光生电子-空穴的复合机率，从而提高材料的光催化活性。因此本发明通过合成异质结结构来提高光催化材料的催化性能。

在半导体光催化材料中，银系光催化材料如ago、agx（x=cl、br、i）、ag3po4、ag2mo4（m=mo、w、cr）和agsbo3，具有良好的光催化性能，引起了广大科技工作者的浓厚兴趣。其中ag2co3由于其优异的可见光光催化活性，有效用于降解有机污染物和抑制致病微生物生长，从而引起更多关注。然而，由于ag2co3的光腐蚀性导致其表现出较差的光催化稳定性，因此，ag2co3的光催化性能也受到限制。为了有效提高ag2co3的稳定性和光催化性能，研究人员提出了ag2co3/tio2和go/ag2co3异质结等半导体结构。通过构建异质结构对ag2co3进行改性已被证明是一种有效抑制光生电子-空穴复合和光腐蚀的成功方案，因为ag2co3与半导体的复合可加速转移光生载流子，进而提高其光催化活性和稳定性。二维纳米材料是一类新兴的纳米材料类别，其具有片状结构，水平尺寸超过100nm或几个微米甚至更大，但是厚度只有单个或几个原子厚。因此二维材料表现出了独特的物理、电子和化学特性，引起了研究人员极大的兴趣。作为低成本的层状过渡金属二硫化钼（mos2），由于其具有较高的载流子迁移率、合适带隙（1.8ev）、较宽的光谱响应范围、等优势，有利于光催化反应并显示出优异的还原能力，同时极其优异的稳定性和长期耐用性而被认为是理想的半导体材料。

本发明通过简便且高效的原位沉淀法合成了一种mos2/ag2co3异质结光催化材料，通过构建异质结促进电子-空穴高效分离，抑制光腐蚀，从而提高催化剂的光催化效率和稳定性。目前尚没有关于合成mos2/ag2co3异质结光催化材料以提高其光催化性能的相关报道。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种mos2/ag2co3异质结光催化材料的合成方法及应用，该方法合成的mos2/ag2co3异质结光催化材料表现出较高的可见光催化活性和稳定性，并具有一定的抑菌活性。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种mos2/ag2co3异质结光催化材料的合成方法，其特征在于具体步骤为：

步骤s1：将花球状mos2分散于水中并加入ag(no)3超声分散均匀形成悬浊液a；

步骤s2：将na2co3溶于水中并搅拌均匀形成溶液b；

步骤s3：将溶液b滴加到悬浊液a中并搅拌混合均匀形成混合液c，其中mos2与ag2co3的质量比为0.05:1，将混合液c搅拌4小时后室温避光静置12小时，离心分离，用水和乙醇分别反复洗涤，再置于真空干燥箱中于60℃真空干燥12h得到由纳米棒和纳米片交错堆积成的粒径为0.5-2μm的mos2/ag2co3异质结光催化材料。

本发明制得的mos2/ag2co3异质结光催化材料在降解水体有机污染物和抑制水体致病微生物中的应用，对保护环境以及保证饮用水的安全和人体的健康具有重要意义。

优选的，所述有机污染物为有机染料兰纳素5b，所述致病微生物为大肠杆菌。

本发明采用原位合成法合成mos2/ag2co3异质结光催化材料具有接触良好的界面，较大的比表面积，表现出较高的光催化性能，本发明合成过程无需加入任何模板剂和其它添加剂，合成工艺简易，绿色环保，适宜规模化生产，有望产生良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为实施例1制得的mos2/ag2co3异质结光催化材料的fesem图；

图2为纯mos2、纯ag2co3和实施例1制得的mos2/ag2co3异质结光催化材料的xrd图谱；

图3为纯mos2、纯ag2co3和实施例1制得的mos2/ag2co3异质结光催化材料的uv-visdrs图谱；

图4为纯mos2、纯ag2co3和实施例1制得的mos2/ag2co3异质结光催化材料的pl图谱；

图5为不同光催化材料在可见光照射下对兰纳素5b的降解效率对比图；

图6为不同光催化材料在可见光照射下对大肠杆菌的抑制效率对比图。

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

步骤s1：将花球状mos2分散于水中并加入ag(no)3超声分散均匀形成悬浊液a；

步骤s2：将na2co3溶于水中并搅拌均匀形成溶液b；

步骤s3：将溶液b滴加到悬浊液a中并搅拌混合均匀形成混合液c，其中mos2与ag2co3的质量比为0.05:1，将混合液c搅拌4小时后室温避光静置12小时，离心分离，用水和乙醇分别反复洗涤，再置于真空干燥箱中于60℃真空干燥12h得到mos2/ag2co3异质结光催化材料，标记为ma-5复合材料。

图1为实施例1制得的mos2/ag2co3异质结光催化材料的fesem图。由图可以看出样品由棒状结构的ag2co3和mos2纳米片堆积而成，ag2co3直径约为0.5-2.5μm，mos2直径约为0.4-1μm。

图2为纯mos2、纯ag2co3和实施例1制得的mos2/ag2co3异质结光催化材料的xrd图谱。图中纯mos2和纯ag2co3各衍射的位置分别与六方相mos2标准卡片（jcpdsno.37-1492）和单斜相ag2co3标准卡片（jcpds26-0339）一致。mos2/ag2co3异质结光催化材料基本与纯ag2co3的衍射峰保持一致，mos2的特征峰没有显示可能是由于mos2较低的含量与强度，在eds和xps中可以进一步证明mos2的存在。

图3为纯mos2、纯ag2co3和实施例1制得的mos2/ag2co3异质结光催化材料的uv-visdrs图谱。由图可知纯ag2co3的吸收带边约为520nm，mos2/ag2co3异质结光催化材料的吸收带边约为580nm，明显发生红移，能更好吸收利用可见光，显著提高了mos2/ag2co3异质结的光催化活性。

实施例2

步骤s1：将花球状mos2分散于水中并加入ag(no)3超声分散均匀形成悬浊液a；

步骤s2：将na2co3溶于水中并搅拌均匀形成溶液b；

步骤s3：将溶液b滴加到悬浊液a中并搅拌混合均匀形成混合液c，其中mos2与ag2co3的质量比为0.01:1，将混合液c搅拌4小时后室温避光静置12小时，离心分离，用水和乙醇分别反复洗涤，再置于真空干燥箱中于60℃真空干燥12h得到mos2/ag2co3异质结光催化材料，标记为ma-1复合材料。

实施例3

步骤s1：将花球状mos2分散于水中并加入ag(no)3超声分散均匀形成悬浊液a；

步骤s2：将na2co3溶于水中并搅拌均匀形成溶液b；

步骤s3：将溶液b滴加到悬浊液a中并搅拌混合均匀形成混合液c，其中mos2与ag2co3的质量比为0.03:1，将混合液c搅拌4小时后室温避光静置12小时，离心分离，用水和乙醇分别反复洗涤，再置于真空干燥箱中于60℃真空干燥12h得到mos2/ag2co3异质结光催化材料，标记为ma-3复合材料。

实施例4

步骤s1：将花球状mos2分散于水中并加入ag(no)3超声分散均匀形成悬浊液a；

步骤s2：将na2co3溶于水中并搅拌混合均匀形成溶液b；

步骤s3：将溶液b滴加到悬浊液a中并搅拌混合均匀形成混合液c，其中mos2与ag2co3的质量比为0.1:1，将混合液c搅拌4小时后室温避光静置12小时，离心分离，用水和乙醇分别反复洗涤，再置于真空干燥箱中于60℃真空干燥12h得到mos2/ag2co3异质结光催化材料，标记为ma-10复合材料。

图4为纯ag2co3和实施例1-4制得的含有不同比例mos2的mos2/ag2co3异质结光催化材料的pl图谱。由图可知ma-5复合材料的荧光强度明显较低，说明ma-5复合材料中光生电子与空穴的复合几率比纯mos2和ag2co3低，表明光生载流子的分离效率比较高，近一步说明ma-5复合材料的光催化活性有显著提高。

实施例5

以有机染料兰纳素5b（lr5b）为降解目标物来评价样品的光催化效果。本实验使用500w氙灯，采用420nm滤光片滤去紫外光，可见光作为光源，采用40mg/l的lr5b为降解浓度；将40mgmos2/ag2co3异质结光催化材料均匀分散在盛有40ml质量浓度为40mg/l的兰纳素5b水溶液的石英试管中，置于黑暗环境中30min达到吸附-脱附平衡。打开光源，光照之后每隔一定时间取4ml样品，经离心分离后取上层清液，用紫外可见分光光度计测定兰纳素5b的浓度变化，从而评价样品的可见光光催化性能。

图5为不同光催化材料在可见光照射下对兰纳素5b的降解效率对比图。由图可以看出，ma-5复合材料对兰纳素5b的降解效率高于纯ag2co3和mos2，经过10min光降解，溶液中兰纳素5b的降解率为96%。随着mos2含量的增加，光催化活性先增大后减小，说明mos2的用量对材料的光催化活性起着重要的作用。

实施例6

以大肠杆菌（atcc25922）为抑制目标物来评价样品的抑菌效果。本实验使用500w氙灯，采用420nm滤光片滤去紫外光，可见光作为光源，菌体浓度约为10⁷cfu/ml，光催化材料浓度为10mg/l，为了定量测试，光照后每隔20分钟取1ml溶液，为了确保菌落的生长是可辨认的，取0.1ml处理过的加入到lb中，继续在一个恒定的温度下（37℃）孵化16小时，然后计算抑制效率。

图6为不同光催化材料在可见光照射下对大肠杆菌的抑制效率对比图。ma-5复合材料比纯ag2co3和mos2表现更好的光催化灭菌效果，在可见光照射下，ma-5复合材料作用的大肠杆菌在80分钟内完全失活，而纯ag2co3参与的反应中在相同时间内菌体并没有完全失活，同时mos2参与的反应中细菌菌落数量没有变化，表明mos2对细菌细胞没有毒性作用。显然，ag2co3和mos2构成的异质结是决定光催化活性的重要因素。

以上实施例描述了本发明的主要特征及优点，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。