一种BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料及其制备方法和应用，属于光催化剂制备和环境材料制备技术领域；在本发明专利技术中，采用一步原位水热生长法将MoS2、BiVO4和GO构建成BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料，得到所述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料；所述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料具有很高的光催化性能，能够应用于光催化降解水体中的四环素。于光催化降解水体中的四环素。于光催化降解水体中的四环素。

【技术实现步骤摘要】
一种BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光催化剂制备和环境材料制备
，具体涉及一种BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近来科学界已将研究重点从“传统”污染物(包括农药、重金属离子和工业废水等)转向“新型污染物”，其中以药品及个人护理用品(PPCPs)为首展开广泛研究。抗生素是一种极其重要的PPCPs，其中四环素(TC)被广泛使用，在环境中产生了大量的残留，其难以自行降解，对环境造成了很大的污染。因此，研究合适的治理方法来处理水体中四环素残留污染物具有重要现实意义。
[0003]光催化具有稳定性高、运行成本低、环境友好等优点，常用于废水处理，光催化剂在太阳能的激发下产生电子
‑
空穴对，将抗生素氧化成无毒小分子，实现无害排放。近年来，研究人员专注于在可见光区具有强光吸收能力的窄带隙半导体光催化剂，。MoS2是一种稳定的硫化物，具有类似于贵金属的丰富活性位点，其具有较高的可见光响应和较强的光吸收能力，有利于电子转移，但是MoS2的窄带隙电子
‑
空穴对容易复合。
[0004]BiVO4是一种半导体材料，具有优异的可见光响应、无毒和稳定的生化性能，并具有窄带隙。它是太阳能的重要候选材料之一，在降解四环素残留有机污染物方面具有广阔的前景。但是BiVO4的可见光响应在480nm处显示出吸收边，对之后波长的光的吸收能力急速下降，并且它自身光生载流子易复合限制了其应用。
专利
技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料及其制备方法和应用。在本专利技术中，采用一步原位水热生长法将MoS2、BiVO4和GO构建成BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料，得到所述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料；所述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料具有很高的光催化性能，能够应用于光催化降解水体中的四环素。
[0006]本专利技术中首先提供了一种BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料，所述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料是以二维层状结构的GO为基底材料，GO覆盖在纳米花结构的MoS2表面，BiVO4均匀分布在GO的表面。
[0007]其中，所述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料中，BiVO4含量为41～77.4wt％，MoS2含量为8.6～43wt％，GO含量为2～18wt％。
[0008]本专利技术中还提供了上述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0009](1)MoS2的制备：
[0010]将四水合钼酸铵和硫脲溶于去离子水中搅拌混合均匀，然后水热反应，反应结束后冷却，洗涤，干燥，研磨收集粉末样品；
[0011]将粉末样品溶于去离子水和乙醇的混合溶液中，超声搅拌，静置过夜，收集沉淀
物，干燥，得到所述MoS2。
[0012]其中，所述四水合钼酸铵和硫脲的质量比为0.992：1.824；
[0013]所述水热反应的条件为230℃加热22h；
[0014]粉末样品与去离子水和乙醇的混合溶液的用量比为480mg:1200mL；
[0015]所述去离子水和乙醇的混合溶液中，去离子水和乙醇的体积比为3:1。
[0016](2)GO的制备：
[0017]将石墨粉和NaNO3加入到冰水浴的浓硫酸中，搅拌混合均匀，然后加入KMnO4，搅拌混合后加热反应，反应结束后第一次加入去离子水升温反应，反应结束后第二次加入去离子水冷却至室温，加入30％H2O2直至溶液颜色从棕色变为亮黄色，静置分层后取下层反应物，洗涤直至呈中性，然后超声10min，取超声后的沉淀干燥，得到GO。
[0018]其中，石墨粉、NaNO3、浓硫酸、KMnO4、第一次加入去离子水和第二次加入去离子水的用量比为2g:1g:100ml:6g:100ml:200ml；
[0019]加热反应的条件为35℃下反应30min；
[0020]升温反应的条件为95℃反应20min。
[0021](3)BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料的制备：
[0022]将Bi(NO)3·
5H2O和PVP溶于乙二醇中，超声混合均匀，然后加入3
‑
巯基丙酸，搅拌混合均匀后调节pH，得到BiVO4；
[0023]接着向BiVO4中加入制备得到的GO和MoS2，搅拌混合均匀后加入偏钒酸铵水溶液，搅拌，然后水热反应，反应结束后冷却至室温，洗涤，干燥，得到BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料。
[0024]其中，Bi(NO)3·
5H2O、PVP、乙二醇和3
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巯基丙酸的用量比为88.6～797.4mg:0.375～3.375g:40～60mL:0.0375～0.225mL；
[0025]优选的，Bi(NO)3·
5H2O、PVP、乙二醇和3
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巯基丙酸的用量比为354.4mg:1.5g:40mL:0.1mL；
[0026]所述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料中，BiVO4含量为41～77.4wt％，MoS2含量为8.6～43wt％，GO含量为2～18wt％。
[0027]其中，所述偏钒酸铵水溶液的浓度为4.624g/L，偏钒酸铵水溶液与乙二醇的体积比为40～60:25；
[0028]所述水热反应的条件为180℃加热1h；
[0029]所述调节pH为调节pH至6～8。
[0030]本专利技术中还提供了上述BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料在光催化降解水体中的四环素中的应用。
[0031]与现有技术先比，本专利技术的有益效果在于：
[0032]本专利技术中，复合制备了BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料。其中MoS2能够降低光生电子
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空穴对对复合率的双重正效应，增加光催化剂的活性位点。此外，MoS2为纳米花球结构，其还能增加材料比表面积，抑制半导体载流子复合率，促进光生载流子的高速迁移，进而提升材料的光催化活性。本专利技术中，BiVO4是一种半导体材料，具有优异的可见光响应、无毒和稳定的生化性能，并具有窄带隙。本专利技术中将MoS2和BiVO4构建成异质结来减少光生载流子的复合，增加光电子空穴对的分离，进而提高光催化性能。此外，本专利技术中在制备复合光催
化剂的时候还加入了GO，GO在光催化剂中被选为三元复合材料的电子转移体。石墨烯的高表面载流子迁移率提高了光生电子
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空穴对的分离和迁移效率，大大提高了光催化活性。同时，优异的光学性能可以使石墨烯与其他光催化剂复合不影响光催化剂本身的光吸收能，从而使复合光催化剂具有较高的稳定性。
[0033]本专利技术中制备的BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料形成了间接Z型异质结，通过BiVO4的e
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括：将Bi(NO)3·
5H2O和PVP溶于乙二醇中，超声混合均匀，然后加入3
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巯基丙酸，搅拌混合均匀后调节pH，得到BiVO4；接着向BiVO4中加入制备得到的GO和MoS2，搅拌混合均匀后加入偏钒酸铵水溶液，搅拌，然后水热反应，反应结束后冷却至室温，洗涤，干燥，得到BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料。2.根据权利要求1所述的BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料的制备方法，其特征在于，Bi(NO)3·
5H2O、PVP、乙二醇和3
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巯基丙酸的用量比为88.6～797.4mg:0.375～3.375g:40～60mL:0.0375～0.225mL。3.根据权利要求2所述的BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料的制备方法，其特征在于，Bi(NO)3·
5H2O、PVP、乙二醇和3
‑
巯基丙酸的用量比为354.4mg:1.5g:40mL:0.1mL。4.根据权利要求1所述的BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料的制备方法，其特征在于，BiVO4/MoS2@GO复合光催化材料中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小龙，刘馨琳，曹广伟，解荣俊，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：