[发明专利]一种花状二硫化钼结合UiO-66光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种花状二硫化钼结合UiO‑66光催化剂的制备方法，首先以锆盐和有机配体为前驱体，极性溶剂为分散剂，采用溶剂热法制备得到的白色固体产物，即为球状UiO‑66纳米颗粒；然后将球状UiO‑66纳米颗粒分散于蒸馏水中形成乳白色溶液；乳白色溶液中依次加入钼源和硫源，经超声溶解并搅拌30 min后转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中恒温加热，经冷却至室温后离心分离，得到灰黑色产物；最后，灰黑色产物经无水乙醇洗涤后，真空干燥至恒重，即得花状二硫化钼结合UiO‑66光催化剂。本发明操作简单、原料易得、成本低廉，所得光催化剂具有优异的光催化降解性能。

技术领域

本发明涉及复合材料科学领域和医用废水处理技术领域，尤其涉及一种花状二硫化钼结合UiO-66光催化剂的制备方法。

背景技术

抗生素被认为是新兴污染物。近数十年来，随着畜牧业和医疗保健行业的快速发展，滥用抗生素引起的水污染逐渐受到广泛关注，特别是氟喹诺酮类药物、磺胺类药物、四环素类药物和大环内酯类抗生素已成为一个日益重要的问题。在这些抗生素中，氟喹诺酮类抗生素因其广泛的抗菌谱，高生物利用度和长半衰期而被逐渐用于全球范围内的人和动物细菌感染的治疗。虽然在水环境中检测到的抗生素浓度很低，但由于生态毒性和抗生素抗性基因的发展，它们被认为是对生态系统和人类健康构成严重威胁的物质。然而，由于其稳定的化学结构和对生物降解的顽固性，大多数氟喹诺酮类抗生素不能通过常规污水处理工艺有效去除。目前，许多技术已用于去除抗生素，包括吸附、臭氧化、生物过程、离子交换、膜过滤、电解、光催化和高级氧化过程。与其他方法相比，光催化已被认为是一种低成本、环保且有效降低水中抗生素的策略。

目前已经开发了不同类型的半导体材料，例如：金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物、石墨碳氮化物和金属有机骨架（MOFs），并应用于光催化剂。近年来，由于MOFs具有高比表面积、大孔隙率和高热稳定性和化学稳定性而引起了众多研究人员的关注。然而，MOFs仍然面临着作为光催化材料的巨大挑战，例如：光致电荷的快速复合和低可见光利用效率，这在一定程度上阻碍了其实际应用。近年来，半导体/MOFs异质结光催化剂的开展是提高MOFs光催化性能的有效策略。例如Abdpour等（Journal of Solid State Chemistry,2018, 266: 54–62）通过两步溶剂热法制备了海胆状Bi₂S₃负载MIL-100(Fe)光催化材料，并且在可见光照射60 min内对罗丹明B的降解率达90%，虽然复合材料的光催化速率比纯的Bi₂S₃相比有提高，但是在相同时间内最终的降解率几乎没有变化，说明MIL-100(Fe)的引入并没有对Bi₂S₃产生实质性的改变（微观形貌前后几乎无变化）。刘华蓉等（CN110252410A）利用辐射法制备的Pt/CdS/UiO-66三元复合光催化剂用于在可见光下分解水制氢，虽然该复合材料提高了光生电荷载流子的有效分离，但其制备过程较为复杂并且成本高昂。黄涛（CN110201726A）等采用电化学的方法制备了铬掺杂UiO-66光催化剂用于二氧化碳的还原，该实验的操作相对繁杂，并且由于铬的掺杂使得材料本身不具有环保性。

在各种类型的MOFs材料中，UiO-66作为著名的UiOs系列的典型代表，兼具了MOFs与半导体材料的性能，不但具有较高的水热稳定性和化学稳定性，而且具有显著的强酸性和中等碱度的耐受性。因此，预计UiO-66将成为水性介质中催化应用有希望的候选物。然而，有关用于水处理的UiO-66基光催化剂的报道非常有限，例如：李忠玉等（CN110124740A）合成的铈掺杂NH₂-UiO-66/硫化铟锌复合可见光催化剂，能够在120 min内对孔雀石绿的去除率达到97.7%。Wang 等（Journal of Photochemistry Photobiology A:Chemistry, 2019, 376: 80-87）通过水浴沉积的方法制备了CdS/UiO-66-NH₂异质结光催化剂用于在可见光下去除四环素和甲基橙。上述材料具有在制备过程中原材料复杂且环境友好性差。