一种具有压电催化降解性能的碳掺杂二硫化钼PVDF微球的制备及应用方法

【】本发明属于污水处理，涉及一种具有压电催化降解性能的碳掺杂二硫化钼pvdf微球的制备及应用方法

背景技术

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背景技术：

1、由于抗菌特性，抗生素已被广泛用于疾病治疗和水产养殖，2010年至2030年间抗菌药物消费的增长率估计为67％。四环素作为一种抗生素，在抗生素的生产和使用方面排名第二。然而，相当数量的四环素不能在人类和动物的代谢分解中代谢和分解，超过三分之二的四环素被释放到环境中，危及人类生活环境和生态安全。为了减少环境中四环素残留物可能引起的积聚风险，迫切需要四环素去除技术。迄今为止，已经应用了不同的技术来去除和降解四环素，如吸附，光催化，压电催化，生化处理和膜分离。其中，去除四环素的物理方法包括离子交换法、膜技术和吸附法。物理法普遍存在一个问题，其去除原理本质上是将污染物从一个系统中转移到另一个系统中，并未将其彻底去除或破坏，存在造成二次污染的风险，仍需对污染物进一步处理，所以我们需要寻找更加高效、低能耗的去除方法。化学法包括络合法、湿式氧化法和高级氧化法。生物方法包括植物降解、微生物降解等。此方法利用植物和微生物吸收和积累抗生素，对其结构和性质进行改变，使其转化为小分子，从而使抗生素浓度降低。此方法较适用于处理较低浓度污染物，高浓度的污染物可能会使植物、微生物失去降解活性。尽管此方法有环境友好、无污染等特点，但由于其成本高昂、降解效率较低，寻找更高效、低能耗、低成本的四环素去除技术尤为重要。

2、近年来，压电催化技术因其工业应用、低成本和环境兼容性、对有机物的优良降解性能等优点而备受关注。在压电催化降解过程中，电子和空穴可以分离，在机械力振动过程中可以形成表面电位。然后，溶解氧/水与分离的电子/空穴发生氧化/还原反应，生成活性物质，导致污染物分解。为了提高材料的压电催化降解有机污染物的活性，人们合成了各种各样的压电催化剂。例如，jin等报道了batio3纳米线在甲基橙分解过程中表现出较高的压电催化电位，他们发现超过90％的甲基橙可以由钛酸钡纳米线在160分钟内降解。林等人证明了pb(zr0.52ti0.48)o3对酸橙7有很高的压电催化活性。然而，大多数研究集中在消除有机染料和抗生素的去除。因此，在抗生素的压电催化降解方面，有许多方面需要进一步提高，特别是降解效率和机理。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、[要解决的技术问题]

2、为了解决净化水厂中缺乏有效手段去除自来水中抗生素的技术问题，而提供一种压电催化降解性能良好的碳掺杂二硫化钼pvdf微球的制备及应用方法。本发明的碳掺杂二硫化钼pvdf微球制备简单、使用简便、对环境无公害，且易于回收，经多次降解后仍保持较高的活性，具有很好的稳定性和足够的机械强度。

3、[技术方案]

4、一种压电催化降解性能良好的碳掺杂二硫化钼pvdf微球降解有机污染物的应用，包括如下步骤：

5、(1)mos2/c复合材料的制备：

6、称取无水钼酸钠、硫脲和葡萄糖按1:1:2-1:2:4放入烧杯中，用量筒量取600-800ml去离子水倒入烧杯中；使用保鲜膜封口充分搅拌5-8h；将混合溶液倒入水热釜中，放入烘箱180-250℃加热24-36h；加热完成后，用去离子水洗涤、乙醇清洗至滤液透明无色；将所得材料放入烘箱干燥；使用玛瑙研钵对干燥后的材料进行研磨，装入密封袋中，干燥保存；

7、(2)mos2/c/pvdf微球的制备：

8、移取dmf加入小烧杯中，称取mos2/c粉末、pvdf倒入小烧杯中，在40-60℃下搅拌20-80min；放入超声清洗器中超声使其分散均匀；在烧杯中加入相转移剂，使用蠕动泵滴入相转移剂中得到mos2/c材料微球，将所得微球用去离子水洗净，并置于水中浸泡备用；

9、(3)压电催化材料降解水中有机污染物的应用：

10、在室温下，将所制得的微球放入污染物溶液中，倒入降解装置中，开启气泵，使微球在气泡的浮动中均匀的翻滚，每十分钟取一次溶液，用滤膜过滤后使用紫外可见分光光度计测量溶液的吸光度。

11、所述步骤(2)中添加mos2/c材料质量分数分别为1-10％。

12、所述步骤(2)中相转移剂的制备方法为水和异丙醇按1:1-1:2混合，加入0.5％-2％十二烷基硫酸钠，搅拌溶解。

13、所述步骤(3)中的污染物包括四环素，土霉素，氧氟沙星，金霉素等抗生素，罗丹明b、甲基蓝等有机染料。

14、所述步骤(3)中降解装置由玻璃管、气泵、气体分布器连接组成，溶液置于玻璃管中，气泵泵入空气经过气体分布器进入玻璃管中扰动玻璃管中的溶液。

15、[有益效果]

16、本发明通过将用碳材料对mos2进行掺杂对其进行形貌上的调控来获得具有优良性能的复合材料，并探究复合材料的降解性能。采用水热法合成复合材料并考察了材料对四环素的降解效率，在压电催化降解过程中，电子和空穴可以分离，在机械力振动过程中可以形成表面电位。然后，溶解氧/水与分离的电子/空穴发生氧化/还原反应，生成活性自由基，具有显著的压电效果；本发明制备的碳掺杂二硫化钼pvdf微球能够在常温下压电催化降解有机污染物，对四环素的降解效果性能显著且具有更低能耗。

技术特征：

1.一种压电催化降解性能良好的碳掺杂二硫化钼pvdf微球降解有机污染物的应用，包括如下步骤：

2.权利要求1所述步骤(2)中添加mos2/c材料质量分数分别为1-10％。

3.权利要求1所述步骤(2)中相转移剂的制备方法为水和异丙醇按1:1-1:2混合，加入0.5％-2％十二烷基硫酸钠，搅拌溶解。

4.权利要求1所述步骤(3)中的污染物包括四环素，土霉素，氧氟沙星，金霉素等抗生素，罗丹明b、甲基蓝等有机染料。

5.权利要求1所述步骤(3)中降解装置由玻璃管、气泵、气体分布器连接组成，溶液置于玻璃管中，气泵泵入空气经过气体分布器进入玻璃管中扰动玻璃管中的溶液。

技术总结
本发明涉及一种具有压电催化降解性能的碳掺杂二硫化钼PVDF微球的制备及应用方法，具有压电催化降解性能的碳掺杂二硫化钼PVDF微球制备包括如下步骤：(1)MoS2/C复合材料的制备，(2)PVDF微球的制备，(3)压电催化材料降解水中有机污染物的应用。本发明的得到PVDF微球的制备方法，操作简单，成本低廉，绿色环保，易于大规模化生产。该微球具有良好的压电催化性能和自清洁性能，可用于压电催化、废水处理。利用水流动力和低频振动激发压电性能实现对有机污染物的降解。

技术研发人员：孟凡庆,霍冰洁,王子晨,齐建光,王英龙
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16