[发明专利]一种三维复合材料、其制备方法及在水污染物可见光催化降解去除中的应用

说明书

本发明公开了一种三维复合材料、其制备方法及在水污染物可见光催化降解去除中的应用。首先通过无皂乳液聚合制备聚苯乙烯，使用垂直沉积法得到聚苯乙烯蛋白石，通过合成磷化钼反蛋白石（MoP IO），并复合量子点CdS，得到一种新型无机复合材料：硫化镉量子点复合磷化钼反蛋白石（CdS/MoP IO）。由于硫化镉光腐蚀现象严重，其应用得到限制，本发明先制备了磷化钼反蛋白石，MoP IO具有三维周期性孔洞结构及光子带隙的特征，使其相对于普通多级分孔材料，在光催化方面表现出更好的催化效果。再对MoP IO复合硒化镉量子点，增强光吸收能力，得到吸收可见光的复合材料。该新型复合材料可以有效降解污染物，并且可以循环使用，有利于提高材料的处理能力，降低使用成本。

技术领域

本发明属于无机复合材料技术领域，具体涉及一种可见光催化降解有机污染物的三维复合材料、其制备方法及其对水体中苯酚的有效去除。

背景技术

酚类废水是常见的工业废水，通常具有毒性大，难生物降解等特点。近年来，寻找安全有效、绿色环保的方法处理酚类废水迫在眉睫，传统的物理吸附法、萃取法、化学沉淀法都存在一些弊端因而在实际应用中受到限制。通常地，物理吸附法治理效果差，化学沉淀法易产生二次污染，光催化氧化法由于具有绿色、节能、高效等特点，是近年来处理酚类废水最有效的方法。

光催化反应是指在一定波长的光照条件下，半导体材料发生光生载流子的分离，光生电子和空穴再与离子或分子结合，生成具有氧化性或还原性的活性自由基，这种活性自由基能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水的现象。1972年，Honda等利用TiO₂电极光解水制氢。基于半导体光催化剂的材料研究迅速发展。如今，针对ZnO、TiO₂、CdS和SnO₂等半导体光催化性能研究日益深入。硫化镉由于具有合适的价带和导带位置，被广泛地用作光催化研究。在不同纳米结构的硫化镉中，硫化镉量子点可以通过改变尺寸大小来调控其能带结构，且具有较短的光生载流子传输距离和较小的载流子复合几率，因此硫化镉量子点是一种理想的光催化剂。然而，由于硫化镉本身缺陷带来的严重的光腐蚀现象影响了其广泛应用，抑制硫化镉量子点的光腐蚀现象十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种对可见光响应的、催化有机污染物的三维复合材料。本发明公开的廉价易得的助催化剂，解决了金，铂，钯等贵金属高昂的成本问题，特别是依然具有优异的催化活性，在光催化反应中的应用是至关重要的。

为达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种三维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）以聚苯乙烯小球、FTO玻璃为原料制备聚苯乙烯蛋白石模板；

（2）将聚苯乙烯蛋白石模板浸入含有钼源和磷源的水溶液中，制备磷化钼反蛋白石光催化剂；

（3）以1-十八烯、油酸、氧化镉、硫粉为原料，制备油相硫化镉量子点；然后以油相硫化镉量子点、3-巯基丙酸和四甲基氢氧化铵为原料，制备水相硫化镉量子点；

（4）将水相硫化镉量子点、磷化钼反蛋白石光催化剂混合后煅烧，得到三维复合材料。

本发明还公开了一种水污染物去除的方法，包括以下步骤：

（1）以聚苯乙烯小球、FTO玻璃为原料制备聚苯乙烯蛋白石模板；

（2）将聚苯乙烯蛋白石模板浸入含有钼源和磷源的溶液中，制备磷化钼反蛋白石光催化剂；

（3）以1-十八烯、油酸、氧化镉、硫粉为原料，制备油相硫化镉量子点；然后以油相硫化镉量子点、3-巯基丙酸和四甲基氢氧化铵为原料，制备水相硫化镉量子点；

（4）将水相硫化镉量子点、磷化钼反蛋白石光催化剂混合后煅烧，得到三维复合材料；