【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光催化材料制备领域，更具体地，涉及一种co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂的制备方法以及由此制得的复合光催化剂，并将其应用于可见光光催化降解有机污染物和还原cr(vi)。
技术介绍
1、随着工业化快速发展，能源危机和环境污染问题日益严重。其中水污染问题引起人们广泛关注，其中包括抗生素和重金属离子污染。首先，过去几年抗生素的广泛使用造成了严重的环境污染。盐酸四环素(tetracycline，tc)是一种普遍存在的抗生素，价格低，活性好，但由于其生态毒性和较差的吸收能力，导致排放到环境中，从而对水环境构成威胁。此外，六价铬[cr(vi)]是一种具有代表性的重金属污染物，主要来自金属加工、皮革等行业。当cr(vi)进入食物链和供水系统后，会对人体健康造成危害。因此，迫切需要开发一种有效的措施来处理含有tc和cr(vi)的废水。目前，许多研究致力于通过化学、电化学和生物还原来处理水污染问题。然而，这些方法都有其缺点，如成本高，循环不良，能耗高，二次污染。光催化技术因其成本低、操作简单、不产生污染副产物而越来越受到关注。然而，而开发稳定高效的光催化剂是光催化技术不可缺少的一部分。
2、在半导体光催化材料中，过渡金属硫化物于其独特的层状结构，较大的比表面积引起人们广泛关注。在各种过渡金属硫化物中，二硫化钼(mos2)具有优异的光学性质，导电性强，化学稳定性好等特点，是理想的光催化剂。但是，纯mos2纳米片的光催化活性位点分布在边缘主要由边缘不饱和硫键提供，面内则呈现化学惰性，因此mos2活性位点数有待进
3、基于上述原因，本专利技术设计并制备了一种co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂，以提高光催化活性，通过掺杂过渡金属co/v降低mos2带隙能，增强对可见光的吸收，暴露更多的活性位点；通过优化反应方案，制备co/v共掺杂mos2，以实现在模拟日光的条件下，达到更优的光催化降解效率及还原cr(vi)性能。
技术实现思路
1、[技术问题]
2、纯mos2纳米片的光催化活性位点分布在边缘主要由边缘不饱和硫键提供，面内则呈现化学惰性，因此mos2活性位点数有待进一步提高。目前，通常采用金属或半导体掺杂对mos2进行改性，该策略的主要目的是为了改变mos2晶体结构增加面内活性位点，利于在可见光条件下激发产生光生电子和空穴，产生活性物质，促进光催化反应进行；但该策略在带隙能降低的同时，往往伴随光生电子和空穴复合几率增大的问题，光生载流子分离效率降低，从一定程度上不利于光催化效率的进一步提高。
3、[技术方案]
4、为了解决上述技术问题，实现技术目标，本申请提供一种co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂的制备方法。
5、第一方面，本申请所提供的一种co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂的制备方法采用如下的技术方案：
6、一种co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)将醋酸钴溶解于去离子水中，并磁力搅拌数分钟直至搅拌均匀，制备钴源溶液；
8、(2)将乙酰丙酮氧钒溶解于一定比例的去离子水与乙醇混合溶液中，并磁力搅拌数分钟直至搅拌均匀，制备钒源溶液；
9、(3)将钼酸铵与硫脲溶解于去离子水中，并将上述一定摩尔比的钴源和钒源溶液一并加入搅拌数分钟直至搅拌均匀，然后置于反应釜中，高温条件下反应数小时，制备催化剂。
10、(4)将上述催化剂用去离子水清洗，离心收集固体产物，并于真空干燥箱中60℃下干燥72小时，得到co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂。
11、所述步骤(1)中，钴源可选硝酸钴，氯化钴和醋酸钴其中一种，优选为醋酸钴。
12、所述步骤(2)中，钒源可选偏钒酸铵和乙酰丙酮氧钒其中一种，优选为乙酰丙酮氧钒；去离子水与乙醇的比例1∶1～5∶1，优选2∶1。
13、在所述步骤(3)中，钼源与硫源的摩尔比为1∶10～1∶50，优选为1∶30；钴源和钒源与钼源的摩尔比为3∶100～3∶50，优选为1∶10；水热反应温度为150～300℃，优选为220℃；水热反应时间为6-30小时，优选为24个小时；
14、所述步骤(4)中，干燥方式优选为真空干燥，以隔绝氧气，避免钴离子和钒离子在高温条件下被氧化。
15、通过采用上述技术方案，本申请采用mos2作为光催化主体，采用掺杂技术将过渡金属co/v引入mos2晶格内，使部分mos2晶格中的mo原子被co原子和v原子取代，致使mos2半导体提供更多不饱和活性位点，提高催化剂的光催化性能。
16、本申请在制备过程利用co/v双金属掺杂的协同调控电子结构的效应，促进了mos2光生电荷分离，有效地提高了可见光吸收能力，从而明显提高了光催化性能。
17、第二方面，本申请提供一种采用上述制备方法所制得的用于处理有机污染物和重金属污染的复合光催化剂。
18、通过采用上述技术方案，本申请的复合光催化剂具备较低的带隙能，丰富的活性位点，较大的比表面积，可实现对可见光的响应，并对光生载流子实现有效分离，使得对有机污染物降解和重金属还原效率有效提高，满足实际应用。
19、物料来源
20、醋酸钴、乙酰丙酮氧钒、钼酸铵、硫脲、无水乙醇等试剂均为分析纯，购于国药化学试剂有限公司。
21、[有益效果]
22、针对mos2活性位点少，主要由边缘不饱和硫键提供，面内则呈现化学惰性，而目前金属或半导体掺杂对mos2改性的策略在增加活性位点的同时，往往伴随光生电子和空穴复合几率增大的问题，不利于光催化效率进一步提高的问题和难点，设计一种co/v共掺杂mos2光催化材料，产生有益效果如下：
23、第一，过渡金属离子掺杂在靠近半导体导带处形成新的杂质能级，杂质能级可以接受半导体价带上受激发的电子，使得长波长光子的能量被充分利用，有利于提高mos2吸收可见光能力；第二，mos2中掺入过渡金属co/v其协同调控电子结构的效应，促进了mos2光生电荷分离，能够提高光生电子空穴对的分离效率。第三，该制备方法过程简单易行，原材料价廉易得，设备需求低，适用于大范围推广使用。
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1.一种Co/V共掺杂MoS2花状微球复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种Co/V共掺杂MoS2花状微球复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中，钴源可选硝酸钴，氯化钴和醋酸钴其中一种，优选为醋酸钴。
3.根据权利要求1所述的一种Co/V共掺杂MoS2花状微球复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，钒源可选偏钒酸铵和乙酰丙酮氧钒其中一种，优选为乙酰丙酮氧钒；去离子水与乙醇的比例1∶1～5∶1，优选2∶1。
4.根据权利要求1所述的一种Co/V共掺杂MoS2花状微球复合光催化剂的制备方法，其特征在于在所述步骤(3)中，钼源与硫源的摩尔比为1∶10～1∶50，优选为1∶30；钴源和钒源与钼源的摩尔比为3∶100～3∶50，优选为1∶10；水热反应温度为150～300℃，优选为220℃；水热反应时间为6～30小时，优选为24个小时。
5.根据权利要求1所述的一种Co/V共掺杂MoS2花状微球复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中，干燥方式优选为真空干燥，以隔绝氧
6.一种权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的Co/V共掺杂MoS2花状微球复合光催化剂。
...【技术特征摘要】
1.一种co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中，钴源可选硝酸钴，氯化钴和醋酸钴其中一种，优选为醋酸钴。
3.根据权利要求1所述的一种co/v共掺杂mos2花状微球复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，钒源可选偏钒酸铵和乙酰丙酮氧钒其中一种，优选为乙酰丙酮氧钒；去离子水与乙醇的比例1∶1～5∶1，优选2∶1。
4.根据权利要求1所述的一种co/v共掺杂mos2花状微球复...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓旭，郭建峰，常娜，王海涛，邵伟，贾彦军，张昊，石聪，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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