[發明專利]用于水處理的二硫化鉬及相關物質

有效

• 申請號: 201680054915.8
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN108601967B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 劉翀;崔屹
• 申請（專利權）人: 小利蘭·斯坦福大學托管委員會
• 主分類號: A62D3/00
• 分類號: A62D3/00;A62D3/17;A62D3/34;A62D101/22;A62D3/38;A62D3/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陶啟長;陳揚揚

使用通過光學和/或電激發驅動的活性材料來提供催化水處理。活性材料是MoS₂，MoSe₂，WS₂，WSe₂，Mo_xW_1?xS₂，Mo_xW_1?xSe₂，MoS_ySe_2?y，WS_ySe_2?y或Mo_xW_1?xS_ySe_2?y，其中0x1且0y2。活性材料被配置為具有暴露的層邊緣的一個或多個分層納米結構。金屬催化劑置于活性材料上。活性材料和金屬催化劑的組合結構置于待處理的水中。將激發提供至活性材料以通過水的解離產生一種或多種活性氧物質，其中活性氧物質提供水處理。

發明領域

本發明涉及水處理。

背景技術

提供飲用水可能是困難的，尤其是在沒有水處理基礎設施的未開發地區。解決這一需求的一種方法是光催化水處理，其中將催化劑置于待處理的水中，然后照射以提供用于所需化學反應的能量。

然而，用于光催化水處理的現有材料(例如，TiO₂)往往具有僅吸收一小部分太陽光譜的缺點，從而降低了效率和處理的速度/功效。已經嘗試減輕這種效率損失，但是由此產生的材料和結構往往由于制造復雜性和/或困難而是昂貴的。因此，提供改進的基于催化劑的水處理將是本領域的一大進步。

發明概述

上述問題可以通過以下水處理方法解決。使用以下活性材料：MoS₂，MoSe₂，WS₂，WSe₂，Mo_xW_1-xS₂，Mo_xW_1-xSe₂，MoS_ySe_2-y，WS_ySe_2-y或Mo_xW_1-xS_ySe_2-y(其中0x1且0y2)。下面描述的實驗工作考慮了MoS₂的情況，并且這里列出的其他材料預期具有與MoS₂類似的相關性質。活性材料被配置為具有暴露的層邊緣的一個或多個分層納米結構。金屬催化劑置于活性材料上。活性材料和金屬催化劑的組合結構置于待處理的水中。將激發提供給活性材料以通過水的解離產生一種或多種活性氧物質，其中活性氧物質提供水處理。

圖1B顯示了示例。這里容器102盛放待處理的水104。活性材料108作為具有暴露的層邊緣110的層狀納米結構置于基底106上。如圖所示，金屬催化劑112置于活性材料108上，優選置于暴露的邊緣110上。圖1B中示出了兩種激發，光學激發124和由施加在活性材料108和返回電極114之間的來自電壓源116的電壓提供的電激發。本發明的實施方式可以具有完全光學激發，完全電激發或光學和電激發的任何組合。

活性材料的激發導致產生活性氧物質118(圖1B中的黑色星形)。這些活性氧物質提供了理想的水處理。例如，活性氧物質可將活細菌120(圖1B中的實心橢圓形)轉變成死細菌122(圖1B中的空心橢圓形)。在這個示例中，水處理通過用活性氧物質殺死生物污染物來提供水的消毒。或者，水處理可以通過使化學污染物與活性氧物質反應來提供水的化學處理。在這種替代情況下，120將是化學污染物，122示意性顯示由活性氧物質提供的凈化反應的毒性較低的反應產物。