[发明专利]一种MoS2

说明书

本发明涉及一种MoS₂增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法。所述催化剂外观呈纤维状，由改性聚丙烯腈纤维作为载体同时负载MoS₂和氯化血红素(hemin)构成。制备方法包括：首先使用含有偕胺肟基团的改性聚丙烯腈纤维与hemin的DMF/水混合溶液进行反应，再将所得纤维在酸性条件下与钼源四硫代钼酸铵进行反应，得到MoS₂增强非均相Fenton光催化剂。本发明催化剂适用于染料等水中有机污染物的氧化降解反应，与现有技术相比，本发明中引入的MoS₂能够显著增强非均相Fenton催化剂对有机污染物的吸附性能和可见光催化活性。

技术领域

本发明属于光催化与废水处理技术领域，具体为一种用于废水中染料等有机污染物氧化降解领域的MoS₂增强非均相Fenton光催化剂及其制备方法。

背景技术

非均相Fenton技术在处理高浓度、难降解、有毒有害废水方面受到广泛关注，其中铁离子载体涉及粘土、沸石、离子交换树脂、海藻酸凝胶微球、Nafion膜和聚丙烯腈纤维等材料。其中聚丙烯腈纤维具有廉价易得、物化性能优异的和应用方式灵活等独特优势，而且能够通过侧链氰基的化学改性引入活性基团，通过配位负载Fe离子制备的非均相Fenton催化剂显示出一定的可见光催化活性。另一方面，铁卟啉作为一类具有含氮芳香性大π环结构的有机配合物，具有优异的光、热和化学稳定性，将其代替铁离子制备的非均相Fenton催化剂显示出比单独Fe离子催化剂更高的催化活性。中国发明专利 (201610855881.4)公开了一种聚丙烯腈纤维-hemin仿生催化剂，所述催化剂适用于染料等水中有机污染物的氧化降解反应，而且纤维载体能够通过模拟酶的化学微环境显著提高铁卟啉的催化活性。但是目前制约非均相Fenton催化体系的瓶颈问题仍是缓慢的Fe³⁺向Fe²⁺的还原反应，尽管通过光辐射可加速Fe³⁺和Fe²⁺之间的催化循环，其仍存在对太阳光尤其是可见光利用效率较低的问题。另一方面，非均相 Fenton体系的反应主要发生在固液界面，如何增加催化剂对H₂O₂和污染物的吸附能力也是提高其催化活性的可行策略之一。

MoS₂作为一种窄带隙氧化型半导体，尽管其本身存在电子-空穴对复合率高、量子效率低等不足，但其可以作为助催化剂显著提高纳米二氧化钛等光催化剂的可见光催化活性。MoS₂不仅具有良好的化学稳定性和热稳定性能，而且能够吸收可见光并向光催化剂传递电子，同时因其含有大量不饱和S而具有很强的吸附性。这些特点使MoS₂在作为助催化剂提高非均相Fenton体系光催化活性方面显示出良好的应用潜力，但是相关方面的研究仍鲜见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于水中染料等有机污染物处理的具有可见光催化活性的高效非均相Fenton催化剂，该催化剂具有制备方法简单、成本低、光催化效率高以及使用稳定性强等特点。

本发明所采用的技术方案，是使用增重率为14-30％的偕胺肟改性聚丙烯腈纤维作为基材，与MoS₂能带位置匹配的天然铁卟啉化合物氯化血红素(hemin)作为Fe源，构建高效的MoS₂增强非均相Fenton 光催化剂。首先使改性聚丙烯腈纤维与hemin进行反应，再将得到的纤维质子化后与MoS₂源四硫代钼酸铵反应后形成，具体步骤为：

1)按重量比1∶(0.066-0.196)取偕胺肟改性聚丙烯腈纤维和hemin，将上述两种物质加入到体积比为1∶4的DMF/水混合溶液中，在40-60℃和搅拌条件下反应1-2.5h后取出，并用DMF和蒸馏水反复洗涤烘干后得到改性聚丙烯腈纤维负载hemin催化剂。