本發(fā)明屬于復(fù)合光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效降解染料廢水的3D MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

據(jù)估計(jì)，全世界每年合成染料及顏料在10⁶噸左右，種類超過10000種，而這些被廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)染色，尼龍，羊毛，棉花和絲綢；以及著色油，脂肪，蠟，清漆和塑料；紙，皮革，化妝品和食品工業(yè)等，其中約10%的染料隨工業(yè)廢水排出，污染水源。嚴(yán)重的水污染威脅了人類的健康，因而廢水的凈化技術(shù)受到了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。近年來，許多用于將染料從廢水中去除的技術(shù)已經(jīng)被研究，主要包括化學(xué)氧化還原法、物理絮凝沉淀法、光催化法、吸附、電化學(xué)處理、高級(jí)氧化法、反滲透和生物去除法。其中，光催化法已經(jīng)被廣泛研究去降解染料廢水，對(duì)光催化劑的研究也引起了人們的廣泛關(guān)注。石墨烯是一種具有多種優(yōu)良性能的材料，不僅透明、導(dǎo)電、硬度高、柔韌性好，還帶有其它一系列優(yōu)良性能，已廣泛應(yīng)用于電氣和機(jī)械設(shè)備。此外，經(jīng)還原過后的RGO氣凝膠更是具有低密度、高比表面積和大孔徑的優(yōu)良特性。而MoS₂本身作為一種典型類石墨烯的過渡金屬硫化物，它具有良好的光、電特性及催化性能，它的禁帶寬度為1.2-1.8eV，是一種理想的可見光響應(yīng)的光催化劑，它能更充分地利用太陽光。MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化劑充分結(jié)合了兩者優(yōu)點(diǎn)，以3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)氣凝膠作為支撐的納米材料不僅質(zhì)量輕結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以直接回收；而且也因?yàn)槭┑膶?dǎo)電性，可將光照下產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移，而提高了催化劑的催化性能。因此MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化劑不僅解決了粉末狀催化劑難固定，難回收的缺點(diǎn)，而且提高了催化劑的催化活性。在本研究中著重研究了不同的質(zhì)量比對(duì)光催化劑催化性能的影響，提出了一種簡(jiǎn)單而有效的水熱合成3D薄膜狀結(jié)構(gòu)的MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料的方法，并且它能高效地降解染料廢水，為治理廢水，保護(hù)環(huán)境提供了一種有效的新方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種操作簡(jiǎn)單且環(huán)境友好的用于高效降解染料廢水的3D MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料及其制備方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，高效降解染料廢水的3D MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料的制備方法，其特征在于具體步驟為：

（1）將氧化石墨烯加入到水中并超聲分散40min得到溶液A；

（2）將(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和硫脲加入到溶液A中，磁力攪拌1h得到深褐色溶液B；

（3）將溶液B加入到聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；

（4）自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得3D薄膜狀結(jié)構(gòu)的MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的氧化石墨烯、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和硫脲的質(zhì)量比為0.1-0.5:0.12-0.6:0.98-4.9。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的氧化石墨烯、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和硫脲的質(zhì)量比為0.4:0.24:1.96，制得的3D MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料中MoS₂與RGO的質(zhì)量比為1:2，該3D MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料在可見光下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為99.7%。

本發(fā)明所述的高效降解染料廢水的3D MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料，其特征在于是由上述方法制備得到的。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：本發(fā)明采用一鍋法制備出高效降解染料廢水的3D MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料，該復(fù)合氣凝膠光催化材料具有在常溫下高效降解染料廢水的特性，因此本發(fā)明提供了一種能夠通過簡(jiǎn)單綠色的制備工藝獲得復(fù)合氣凝膠光催化材料的方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1-8制得的光催化材料的降解性能柱狀圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例3-8制得的光催化材料的SEM圖，其中a-MG-1、b-MG-2、c-MG-3、d-MG-4、e-MG-5、f-MG-6。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1-8制得的光催化材料的XRD圖譜。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

將0.4g氧化石墨烯加入到60mL水中并超聲分散40min得到溶液A；將溶液A磁力攪拌1h，加入到100mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得純的RGO氣凝膠材料，標(biāo)記為RGO。

本實(shí)施例制得的RGO氣凝膠材料在模擬太陽光（可見光）光照下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為58.1%。

實(shí)施例2

將0.24g (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和1.96g硫脲加入到60mL水中并磁力攪拌1h得到溶液B；將溶液B加入到100mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得MoS₂光催化材料，標(biāo)記為MS。

本實(shí)施例制得的MS光催化材料在模擬太陽光（可見光）光照下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為54%。

實(shí)施例3

將0.1g氧化石墨烯加入到60mL水中并超聲分散40min得到溶液A；將0.6g (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和4.9g硫脲加入到溶液A中，磁力攪拌1h得到深褐色溶液B；將溶液B加入到100mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得質(zhì)量比為5:1的MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料，標(biāo)記為MG-1。

本實(shí)施例制得的MG-1復(fù)合氣凝膠光催化材料在模擬太陽光（可見光）光照下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為50.3%。

實(shí)施例4

將0.1g氧化石墨烯加入到60mL水中并超聲分散40min得到溶液A；將0.24g (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和1.96g硫脲加入到溶液A中，磁力攪拌1h得到深褐色溶液B；將溶液B加入到100mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得質(zhì)量比為2:1的MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料，標(biāo)記為MG-2。

本實(shí)施例制得的MG-2復(fù)合氣凝膠光催化材料在模擬太陽光（可見光）光照下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為60.5%。

實(shí)施例5

將0.2g氧化石墨烯加入到60mL水中并超聲分散40min得到溶液A；將0.24g (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和1.96g硫脲加入到溶液A中，磁力攪拌1h得到深褐色溶液B；將溶液B加入到100mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得質(zhì)量比為1:1的MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料，標(biāo)記為MG-3。

本實(shí)施例制得的MG-3復(fù)合氣凝膠光催化材料在模擬太陽光（可見光）光照下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為74.8%。

實(shí)施例6

將0.4g氧化石墨烯加入到60mL水中并超聲分散40min得到溶液A；將0.24g (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和1.96g硫脲加入到溶液A中，磁力攪拌1h得到深褐色溶液B；將溶液B加入到100mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得質(zhì)量比為1:2的MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料，標(biāo)記為MG-4。

本實(shí)施例制得的MG-4復(fù)合氣凝膠光催化材料在模擬太陽光（可見光）光照下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為99.7%。

實(shí)施例7

將0.3g氧化石墨烯加入到60mL水中并超聲分散40min得到溶液A；將0.12g (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和0.98g硫脲加入到溶液A中，磁力攪拌1h得到深褐色溶液B；將溶液B加入到100mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得質(zhì)量比為1:3的MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料，標(biāo)記為MG-5。

本實(shí)施例制得的MG-5復(fù)合氣凝膠光催化材料在模擬太陽光（可見光）光照下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為58.6%。

實(shí)施例8

將0.5g氧化石墨烯加入到60mL水中并超聲分散40min得到溶液A；將0.12g (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和0.98g硫脲加入到溶液A中，磁力攪拌1h得到深褐色溶液B；將溶液B加入到100mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中于200℃水熱反應(yīng)24h；自然冷卻至室溫，取出所制得的樣品經(jīng)水透析處理后冷凍干燥48h即制得質(zhì)量比為1:5的MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料，標(biāo)記為MG-6。

本實(shí)施例制得的MG-6復(fù)合氣凝膠光催化材料在模擬太陽光（可見光）光照下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為57.3%。

圖2說明石墨烯的負(fù)載量影響復(fù)合光催化劑的形貌，隨著石墨烯負(fù)載量的增加，3D MoS₂/RGO復(fù)合氣凝膠光催化材料逐漸分散開，石墨烯表面附著的球狀MoS₂也逐漸減少，與此同時(shí)石墨烯也由原來的塊狀變?yōu)楸∧?，分散地更均勻?/p>

圖3對(duì)樣品進(jìn)行X射線衍射分析，通過XRD結(jié)果顯示，該催化劑隨著負(fù)載量的變化沒有晶型轉(zhuǎn)變，但是2θ=15o左右的衍射峰隨著石墨烯負(fù)載量的增加而逐漸減弱（如圖3左）。從圖3（右）可知，負(fù)載過石墨烯后的復(fù)合材料的晶型與單純的二硫化鉬相一致，RGO 的峰并未在復(fù)合材料中出現(xiàn)，但是復(fù)合材料的峰強(qiáng)隨負(fù)載量的變化驗(yàn)證了復(fù)合材料中石墨烯的存在。

以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。