[发明专利]一种MoO2

说明书

本发明公开了一种MoO₂@NHCS纳米材料的制备方法，将含有硅酸四乙酯、乙醇、氨水和去离子水的混合溶液强烈搅拌之后，将盐酸多巴胺溶液加入上述混合溶液搅拌，反应完成后，将混合溶液离心收集产物SiO₂@PDA并清洗，然后干燥；将已制备的SiO₂@PDA在氮气氛中煅烧，形成掺杂氮的二氧化硅碳球；将得到的产物分散到氢氟酸水溶液中，持续搅拌，离心收集后干燥，得到氮掺杂空心碳球；将钼酸铵分散到去离子水和乙二醇的混合溶剂中，加入制备的氮掺杂空心碳球，超声后倒入高压反应釜中进行反应，收集并用去离子水和乙醇洗涤所得固体，然后在氮气氛中煅烧，得到二氧化钼耦合氮掺杂空心碳球。本发明的纳米材料用于电容去离子法去除水体Pb²⁺时，可以实现较高的去除效率。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备及其应用方法,特别是一种MoO₂@NHCS空心结构材料的制备及其应用方法。

背景技术

随着人口的急剧增长和城市的不断扩大，随之而来的能源消耗过度和环境污染问题，使得全球的饮用水供需矛盾更加突出。水污染和清洁水的短缺将是世界面临的巨大挑战。而重金属在水体中普遍存在，它们是危害人类健康和生态环境最常见的公害。其中铅是地下水中主要的有毒金属污染物，被世界卫生组织认定为一种引起公共卫生问题的化学污染物，难降解，微量就能对人体造成严重伤害，直接影响生物体、肾脏、肝脏、生殖系统和神经系统等。因此，研发出环保且高效的铅离子水处理方法具有重要的意义。

近年来，人们提出了各种去除水中铅离子的有效方法，如吸附、化学沉淀、离子交换、植物修复和膜分离等。此外，人们还探索了各种材料作为捕获水环境中铅离子的吸附剂，如金属氧化物纳米结构和金属氢氧化物。然而，这些方法需要广泛的预处理步骤和化学添加剂，而且吸附剂在溶液中也不稳定，很难从溶液中完全去除铅离子。同时，废水中还存在着各种重金属离子，因此很难选择性地去除废水中的铅离子。因此，必须开发一种有效的选择性去除铅的技术，以实现环境的可持续发展。

电容去离子(CDI)技术起源于上世纪70年代，工作原理如图1所示：主要通过在电极两端施加电压后，电极材料表面及孔道内形成双电层使带电离子从溶液中除去，离子暂时固定在其中，通过短路或施加反向电压达到电极的再生和能源回收。根据上述工作原理可知，在CDI装置中，电极是实现整个离子吸附和解吸过程的关键部分。其独特的工作原理，使该法相比于其他方法具有能耗低，易再生，环保等优势。目前，电容去离子技术多用于脱盐领域，在去除重金属方面报道较少，因此，采用电容去离子技术选择性去除重金属离子是一种新颖而有吸引力的方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种MoO₂@NHCS空心结构材料的制备及其应用方法。本方法开发出了一种价格低廉、制备方法简单并且高效的阳极材料，该阳极材料用于电容去离子法去除水体Pb²⁺，表现出高效的去除性能，为去除环境水体中重金属离子提供了思路。

本发明的技术方案：一种MoO₂@NHCS空心结构材料的制备方法，包括有以下步骤：

A：首先，将含有硅酸四乙酯、乙醇、氨水和去离子水的混合溶液强烈搅拌、之后，将盐酸多巴胺溶液加入上述混合溶液搅拌，反应完成后，将混合溶液离心收集产物SiO₂@PDA并清洗，然后干燥；

B：已制备的SiO₂@PDA在氮气氛中煅烧，形成掺杂氮的二氧化硅碳球，将得到的产物分散到氢氟酸水溶液中，持续搅拌，离心收集后干燥，得到氮掺杂空心碳球；

C：将钼酸铵分散到去离子水和乙二醇的混合溶剂中，加入制备的氮掺杂空心碳球，超声后倒入聚四氟乙烯内衬式高压反应釜中进行反应，收集并用去离子水和乙醇洗涤所得固体，然后在氮气氛中煅烧，得到二氧化钼耦合氮掺杂空心碳球。

前述的MoO₂@NHCS空心结构材料的制备方法中，具体的制备方法包括有以下步骤：