二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用，将碳纳米纤维膜置于含有锡源与硫源的前驱体溶液中，反应后干燥，得到二硫化锡/碳纳米纤维复合材料，将二硫化锡/碳纳米纤维复合材料置入含有有机污染物的水中，然后超声处理，完成水中有机污染物的去除。本发明专利技术通过利用不同的技术思路，实现单纯SnS

【技术实现步骤摘要】
二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用
本专利技术涉及纳米复合材料及压电催化
，具体涉及一种一维碳纳米纤维与二维二硫化锡纳米片复合材料的制备方法及其在压电催化去除水体污染物中的应用。
技术介绍
全球工业化迅速发展的同时带来严峻的环境污染和资源短缺问题。特别是一些有毒的有机化合物的积累，导致水、空气和土壤的质量下降，这些有毒化合物的危险特性已经严重影响了生态系统，危害到人类健康。太阳能的存储和利用被认为是缓解当前环境污染和资源短缺的有效策略。半导体光催化通常包括三个基本步骤：（1）吸收光子并在半导体中生成电子-空穴对，（2）电荷分离并迁移到催化剂表面，（3）表面氧化还原反应。半导体光催化剂的性能基本上取决于电荷分离和转移动力学。然而，目前大多数光催化剂面临光生电子-空穴快速复合的问题，因此极大地限制了光催化的活性。
技术实现思路
本专利技术提供一种一维碳纳米纤维与二维二硫化锡（SnS2）纳米片的复合材料（SnS2/CNFs）及其制备方法，在无需光照的条件下，通过超声处理，实现了催化降解水体污染物的目的。为了达到上述目的，本专利技术采用如下具体技术方案：二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用。二硫化锡/碳纳米纤维复合材料去除水中有机污染物的方法，包括以下步骤：将二硫化锡/碳纳米纤维复合材料置入含有有机污染物的水中，然后超声处理，完成水中有机污染物的去除。本专利技术所述二硫化锡/碳纳米纤维复合材料（SnS2/CNFs）的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米纤维膜置于含有锡源与硫源的前驱体溶液中，反应后干燥，得到二硫化锡/碳纳米纤维复合材料。本专利技术中，通过静电纺丝的方法得到聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜；然后通过高温煅烧处理，使得PAN纳米纤维膜碳化得到碳纳米纤维膜（CNFs）；再通过溶剂热法在碳纳米纤维膜表面负载一层SnS2纳米片，得到所述纳米复合材料（SnS2/CNFs）。本专利技术中，静电纺丝方法中，配制质量分数为8%～12%的聚丙烯腈（PAN）溶液，溶剂为DMF，使用注射器进行静电纺丝。静电纺丝的条件是：滚筒接收器施加负压-8～-2KV，注射器针头施加正压+12～+18KV；针头与接收器之间的距离为15～20cm；注射器推注速率为0.1～0.3mm/min；滚筒接收器转速为50～100r/min。优选的，静电纺丝的条件如下：PAN溶液的质量分数为10%，滚筒接收器施加负压-5KV，注射器针头施加正压+15KV；针头与接收器距离为20cm；纺丝速率为0.2mm/min；滚筒接收器转速为70r/min。本专利技术中，静电纺丝后得到PAN纳米纤维膜，随后将其在氩气气氛下以2oC/min的速率从室温升温至500oC再保持2～5小时。优选的，在500oC下保持4小时后得到碳纳米纤维膜（CNFs）。本专利技术中，为得到SnS2/CNFs纳米复合材料，将一片碳纳米纤维膜（比如2×4cm2）置于含有锡源与硫源的前驱体溶液中，然后溶剂热反应，之后用去离子水和乙醇分别洗涤三次，60oC下鼓风干燥12小时，得到SnS2/CNFs纳米复合材料。进一步的，使用五水合四氯化锡（SnCl4·5H2O）作为锡源，使用硫代乙酰胺（CH3CSNH2）作为硫源，溶解于无水乙醇得到含有锡源与硫源的前驱体溶液；SnCl4·5H2O与CH3CSNH2的摩尔比为1～3:8，优选的，SnCl4·5H2O与CH3CSNH2的摩尔比为2:8；溶剂热反应在反应釜中120～160oC下反应6～24小时，优选的条件为120oC下12小时。本专利技术中，水体中的有机污染物为双酚A；超声处理的功率为300W。进一步的，超声处理前避光处理；超声处理时不进行光照，可以理解的，所述光照为本领域常识，为了实现光催化而进行的光照，而非常规环境下的照明，不过本专利技术的超声处理可以在完全避光下进行。本专利技术将上述SnS2/CNFs纳米复合材料（2×4cm2，SnS2的质量为8mg）放入双酚A水溶液中，黑暗条件下吸附1小时后提供超声波振动开始降解，实现水体中有机污染物的去除。本专利技术与现有技术不同之处在于催化降解的目标污染物不同，而且催化过程提供的条件以及机理不同。SnS2作为过渡金属二硫化物，其导带位置较负，现有技术在催化领域通常用于分解水产氢、CO2还原以及还原Cr(VI)，未见到用于光催化降解有机污染物方面的文献报道，更没有利用单纯的SnS2可实现光催化去除有机污染物，若要通过能带调控或贵金属等的修饰，不仅制备过程繁琐，而且成本增加。本专利技术通过利用不同的技术思路，实现单纯SnS2的催化降解有机污染物双酚A的目的，在催化过程，SnS2在超声波刺激下可高效去除有机污染物。本专利技术的优点(1)本专利技术采用静电纺丝的方法得到碳纳米纤维膜作为粉末催化剂的载体，便于催化剂的回收利用，不易造成二次污染。在制备方法上简单方便，同时得到的纳米纤维膜具有一级孔道，较大的比表面积利于粉末催化剂的分散，也提高纳米复合材料对有机污染物的吸附能力，实现吸附—降解一体化。(2)本专利技术采用溶剂热法制备的二维二硫化锡纳米片具有丰富的活性边缘，均匀分散在碳纳米纤维的表面进一步增大比表面积，不仅提高材料的吸附性，还可以提供更多的活性位点进而提高催化活性。(3)本专利技术首次将二硫化锡应用于催化降解有机污染物体系中，在无需光照的条件下，通过提供超声振动，促使SnS2弯曲变形，提高催化活性。附图说明图1为碳纳米纤维（CNFs）的扫描电镜图；图2为碳纳米纤维负载二硫化锡纳米片（SnS2/CNFs）的扫描电镜图；图3为碳纳米纤维负载二硫化锡纳米片（SnS2/CNFs）的透射电镜图；图4为碳纳米纤维负载二硫化锡纳米片（SnS2/CNFs）降解双酚A的效果图。具体实施方式本专利技术通过简便的静电纺丝的方法得到一维碳纳米纤维，然后采用简单的溶剂热的方法在碳纳米纤维表面负载二维SnS2纳米片，在无需光照的条件下，实现降解水体污染物的目的。实施例一碳纳米纤维的制备，具体步骤如下：1.0gPAN溶解于10mLDMF中，搅拌12小时得到透明溶液。转移至5mL注射器中进行静电纺丝。静电纺丝的条件设置为滚筒接收器施加负压-5KV，注射器针头施加正压+15KV；针头与接收器距离为20cm；纺丝速率为0.2mm/min；滚筒接收器转速为50r/min。得到的PAN纳米纤维膜在管式炉中氩气气氛下500oC碳化4小时得到碳纳米纤维膜（CNFs），升温速率为2oC/min（室温至500oC）。得到的碳纳米纤维用于实施例二到例六。附图1为上述碳纳米纤维（CNFs）的扫描电镜图。从图中可以看到纤维的直径均匀分布（大约500nm）。实施例二SnS2/CNFs纳米复合材料（0.25-SnS2/CNFs）的制备，具体步骤如下：称取87.7mg（0.25mol）SnCl4·5H2O溶解于20mL无水乙醇中，记为A溶液。称取150mg（2m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.二硫化锡/碳纳米纤维复合材料在降解有机污染物中的应用。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，降解在超声处理条件下进行。


3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述二硫化锡/碳纳米纤维复合材料的制备方法为，将碳纳米纤维膜置于含有锡源与硫源的前驱体溶液中，反应后干燥，得到二硫化锡/碳纳米纤维复合材料。


4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，锡源与硫源的摩尔比为1～3∶8。


5.二硫化锡/碳纳米纤维复合材料去除水中有机污染物的方法，包括以下步骤：将二硫化锡/碳纳米纤维复合材料置入含有有机污染物的水中，然后超声处理，完成水中有机污染物的去除。


6.根据权利要求5所述二...

【专利技术属性】
技术研发人员：路建美，李娜君，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32