[发明专利]二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料及其制备方法和应用，该复合材料以多孔石墨化生物炭为载体，其表面镶嵌有二硫化钼纳米片。其制备方法包括：制备多孔石墨化生物炭粉末；将多孔石墨化生物炭粉末超声分散在水中，加入二水合钼酸钠和硫代乙酰胺进行水热反应，离心，洗涤，干燥，得到本发明复合材料。本发明复合材料具有比表面积大、导电性好、光生电子‑空穴对复合率低、光催化活性高、普适性高等优点，其制备方法具有工艺简单、操作简便、成本低廉优点，对环境友好、不产生有毒有害副产物，适合于大规模制备，符合实际生产的需求。本发明复合材料能够快速、高效的处理环境中的抗生素，具有很好的应用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学领域，涉及一种二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，滥用抗生素已成为普遍现象，由此所引起的环境、生态问题也越来越多。随着抗生素的大量使用，部分没有被代谢掉的抗生素会直接经动物排泄从而进入外界环境，使环境中的生物长期暴露在抗生素中，故可能会对环境中微生物产生危害如致使抗性细菌的产生。宿主体内的耐药性细菌会使药物加快降解，减弱药物的抑菌作用，降低药效。抗生素作为“新型环境污染物”，具有在生物体内和环境中残留并且累积的特性，它不仅会影响人类的健康生活，还会对环境造成不可修复的破坏。因此，加深对水体中抗生素污染现状的认知，探索处理抗生素污染的科学、安全的方法是国内外学者近年来研究的热点。

光催化氧化技术由于其廉价、节能、无毒、高效、易操作的优势逐渐成为各界人士研究的重点。作为典型的过渡金属硫化物，二硫化钼具有类石墨烯层状结构、良好的光学性能和电子传输特性，是一种值得关注的光吸收半导体材料。它具有1.8eV的能带隙，能吸收可见光频率的光子激发产生电子-空穴对，并且其价带和导带的边缘电位高，利于载流子参与强氧化性物质(氧化自由基)的产生。但是，二硫化钼同质催化剂存在着光生电子-空穴对复合率高、导电性能较差等问题，且由于范德瓦尔力的作用，二硫化钼纳米片容易团聚。因此，克服上述二硫化钼纳米片中存在的不足，获得一种比表面积大、导电性好、光生电子-空穴对复合率低、光催化活性高、普适性高的二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料，对于有效处理环境中的污染物(如抗生素)具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种比表面积大、导电性好、光生电子-空穴对复合率低、光催化活性高、普适性高的二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料，还提供一种工艺简单、操作简便、成本低廉等优点，可用于大规模制备二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料的方法以及该二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料在处理抗生素中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料，所述二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料以多孔石墨化生物炭为载体，所述多孔石墨化生物炭表面镶嵌有二硫化钼纳米片。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种上述的二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将农业废物秸秆浸泡在高锰酸钾溶液中，干燥，得到浸泡有高锰酸钾的农业废物秸秆；

S2、将步骤S1中得到的浸泡有高锰酸钾的农业废物秸秆进行热解碳化，洗涤，干燥，研磨，过筛，得到多孔石墨化生物炭粉末；

S3、将步骤S2中得到的多孔石墨化生物炭粉末超声分散在水中，加入二水合钼酸钠和硫代乙酰胺进行水热反应，离心，洗涤，干燥，得到二硫化钼纳米片/多孔石墨化生物炭复合材料。

上述的制备方法，进一步改进的，所述多孔石墨化生物炭粉末与二水合钼酸钠的质量比为0.05～0.15∶1；所述二水合钼酸钠和硫代乙酰胺的摩尔比为1∶5。