一种核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于光催化材料制备领域，具体涉及一种核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂及其制备和应用。该复合光催化剂是以溶剂热制备的八面体的CoO作为核层，通过二次溶剂热的方法引入CoS作为壳层而制得，其中CoS的质量分数为1‑4%。本发明专利技术所得复合光催化剂在模拟太阳光作用下对四环素具有一定的催化活性，当光照时间持续3小时，四环素的降解率将近100%，且其制备方法简单，易于操作，原料低廉，适于工业化推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于光催化材料制备领域，具体涉及一种核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂及其制备和应用。
技术介绍
随着人类社会的发展，越来越多的抗生素出现在我们的生活中，尤其是很多药品中都含有抗生素。然而，抗生素类药品的滥用会使人体的抗药性增强，体内耐药性的增加，不仅使人体抵抗力和免疫力下降，还会对身体其它功能造成影响。病毒和细菌耐药性的蔓延已经减缓了人类医学研究的脚步，若还不解决这一问题，预计到本世纪中叶，每年因此得病而死亡的人数将持续上涨。因此，开发一种有效的抗生素处理技术迫在眉睫。半导体光催化技术拥有绿色、无二次污染、副产物少和低成本，且以源源不断的太阳能为动力，展示出很好的发展前景，已经成为抗生素治理技术的一个研究热点。目前，常用的半导体光催化材料有TiO2、ZnO、CoO等及其复合物。其中，CoO材料由于具有独特的电子结构和良好的光学性质，以及较强的催化性能而备受关注。中国专利CN111468134公开了一种花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂的及其制备方法和应用，该专利技术采用溶液和煅烧的方法制备出3D花状分级的Bi2WO6@CoO异质结光催化剂，并考察了其对抗生素的降解和光催化还原Cr()的性能。中国专利CN110386626A公开了一种氧化亚钴薄片的制备方法和其在可见光下光催化全分解水中的应用。该专利技术通过简单的方法制备出闪锌矿和岩盐矿型的CoO超薄片，并证实了闪锌矿CoO超薄片具有更高的光全分解水性能和稳定性。>以上专利技术专利报道，展示了单一的CoO或其复合物的制备，并考察了其光催化的性能。通过大量的文献和专利调研，发现很少有关CoO和CoS原位复合制备核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂，并应用于光催化降解有机污染物的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂及其制备和应用，其通过简单的溶剂热反应制备出八面体CoO光催化剂，再利用原位复合的方法制备出核壳结构的CoO@CoS复合物，所构建的一维核壳结构的CoO@CoS复合物显著增强了CoO对有机污染物抗生素的光催化降解性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂，其是采用溶剂热合成法制备八面体CoO光催化剂，然后以八面体CoO为基体，采用原位复合的方法引入CoS作为壳层结构，构建出具有核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂；其中CoS相对于整个复合光催化剂的质量分数为1-4%。所述核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：1）八面体的CoO的制备将1.84g钴源加入到64mL正辛醇和16mL乙醇的混合溶液中，并移入100mL高压反应釜，持续搅拌2小时，然后放置在烘箱高温反应，反应结束后取出，冷却至室温，经离心、干燥，得到八面体的CoO；2）核壳结构CoO@CoS复合光催化剂的制备将1g步骤1）获得的CoO加入到60mL-80mL无水乙醇中，再加入8.4-33.6毫克硫源，持续搅拌1小时；然后，把混合液移入100mL的高压反应釜中，高温反应；最后，用无水乙醇洗涤离心3次，放入烘箱恒温，得到CoO@CoS复合光催化剂。步骤1）中所述钴源包括硝酸钴、氯化钴和乙酸钴中的任意一种或几种。步骤1）中所述烘箱高温反应具体为在220℃的烘箱中，恒温保持4小时。步骤2）中所述硫源为硫脲。步骤2）中所述高温反应具体是在180℃的烘箱中恒温4小时。步骤2）所述烘箱恒温具体是70℃的烘箱中，恒温12小时。所述核壳结构CoO@CoS复合光催化剂可应用于有机污染物的降解，尤其是四环素的降解。本专利技术的显著优点在于：（1）本专利技术针对现有有机污染物治理技术存在的问题，特别是CoO光催化材料存在光催化效率低下的问题，提供一种二次溶剂热的方法，制备出具有核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂。该复合光催化剂具有均一的核壳结构，在模拟太阳光的诱导下对四环素的降解具有很高的活性。（2）本专利技术催化剂制备方法简单，易于操作，原料低廉，适于工业化推广应用。附图说明图1为实施例1和3制得核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂的扫描电镜图，其中（A）为实施例1样品和（B）为实施例3样品。图2为实施例3制得核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂的透射电镜图。图3为实施例1-5制得不同含量的CoO@CoS复合光催化剂的活性降解图，其中CoO为编号1、CS-1为编号2、CS-2为编号3、CS-3为编号4和CS-4为编号5。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1八面体的CoO的制备将1.84g钴源加入到64mL正辛醇和16mL乙醇的混合溶液中，并移入100mL高压反应釜，持续搅拌2小时，然后放置在220℃的烘箱中，恒温保持4小时，反应结束后取出，冷却至室温，经离心、干燥，得到八面体的CoO，编号为1。实施例21）八面体的CoO的制备将1.84g钴源加入到64mL正辛醇和16mL乙醇的混合溶液中，并移入100mL高压反应釜，持续搅拌2小时，然后放置在220℃的烘箱中，恒温保持4小时，反应结束后取出，冷却至室温，经离心、干燥，得到八面体的CoO；2）核壳结构CoO@CoS复合光催化剂的制备将1gCoO加入到60mL无水乙醇中，再加入8.4毫克硫脲，持续搅拌1小时。然后，把混合液移入100mL的高压反应釜中，在180℃的烘箱中恒温4小时。最后，用无水乙醇洗涤离心3次，放入70℃的烘箱中，恒温12小时，得到CoO@CoS复合光催化剂，编号为2。实施例3将实施例2所用8.4毫克硫脲改为16.8毫克硫脲，其余步骤同实施例2，得CoO@CoS复合光催化剂，编号为3。实施例4将实施例2所用8.4毫克硫脲改为25.2毫克硫脲，其余步骤同实施例2，得CoO@CoS复合光催化剂，编号为4。实施例5将实施例2所用8.4毫克硫脲改为33.6毫克硫脲，其余步骤同实施例2，得CoO@CoS复合光催化剂，编号为5。模拟太阳光光催化降解四环素将80mg实施例制备的复合光催化剂加入到80ml10ppm的四环素溶液中，持续搅拌和暗吸附60分钟，以保证催化剂的吸附/脱附平衡。待暗吸附完毕后，开氙灯光照3小时，然后取反应液离心，取上清液在紫外可见分光光度计上进行测试。图1所示为实施例1和实施例3样品的SEM图。纯CoO样品是一个表面光滑的八面体材料，当进行二次溶剂热反应后，其表面附着很多纳米颗粒，该物质为核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂。通过图2的TEM表征进一步说明我们所合成的CoO@CoS复合光催化剂为均匀的核壳结构。图3为所制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂，其特征在于：采用溶剂热合成法制备八面体的CoO，然后以八面体的CoO为基体，采用二次溶剂热的方法引入CoS作为壳层结构，构建出具有核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂；其中CoS的质量分数为1-4%。/n

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂，其特征在于：采用溶剂热合成法制备八面体的CoO，然后以八面体的CoO为基体，采用二次溶剂热的方法引入CoS作为壳层结构，构建出具有核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂；其中CoS的质量分数为1-4%。


2.一种如权利要求1所述核壳结构的CoO@CoS复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）八面体的CoO的制备
将1.84g钴源加入到溶剂中，并移入100mL高压反应釜，持续搅拌2小时，然后放置在烘箱高温反应，反应结束后取出，冷却至室温，经离心、干燥，得到八面体的CoO；
2）核壳结构CoO@CoS复合光催化剂的制备
将1g步骤1）获得的CoO加入到60mL-80mL无水乙醇中，再加入8.4-33.6毫克硫源，持续搅拌1小时；然后，把混合液移入100mL的高压反应釜中，高温反应；最后，用无水乙醇洗涤离心3次，放入烘箱恒温，得到CoO@CoS复合光催化剂。


3.根据权利要求2所述核壳结构CoO@CoS复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述钴源包括硝酸钴、氯化钴和乙酸钴中的任意一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄华强，刘晓彬，范云，徐文涛，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：福建;35