[發(fā)明專(zhuān)利]光催化膜及其制備方法和對(duì)消毒副產(chǎn)物前體物的降解應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910153361.2
• 申請(qǐng)日: 2019-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109772454B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張正華;鄒雪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): B01J31/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J31/06;B01J27/051;B01J35/06;B01J37/34;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 方艷平

本發(fā)明公開(kāi)了一種光催化膜及其制備方法、及其對(duì)消毒副產(chǎn)物前體物的降解應(yīng)用，其中光催化膜的制備方法包括以下步驟：將二硫化鉬(MoS₂)與氧化石墨烯(GO)進(jìn)行復(fù)合，制得MoS₂/RGO(還原的氧化石墨烯)復(fù)合物；提供聚偏氟乙烯超濾膜，并將聚偏氟乙烯超濾膜浸于Tris?鹽酸多巴胺溶液中得到聚合多巴胺負(fù)載的聚偏氟乙烯超濾膜；再將MoS₂/RGO復(fù)合物溶于水并超聲處理，將MoS₂/RGO復(fù)合物的水溶液真空抽濾于聚合多巴胺負(fù)載的聚偏氟乙烯超濾膜上，再進(jìn)行真空干燥，制得光催化膜。本發(fā)明提出的光催化膜的制備方法及制得的光催化膜在可見(jiàn)光區(qū)域可以高效降解消毒副產(chǎn)物前體物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化降解技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光催化膜及其制備方法、及其對(duì)消毒副產(chǎn)物前體物的降解應(yīng)用。

背景技術(shù)

21世紀(jì)以來(lái)，隨著環(huán)境分析技術(shù)的進(jìn)步和人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，一類(lèi)新興消毒副產(chǎn)物-亞硝胺，開(kāi)始受到人們的廣泛關(guān)注。其中比較有代表性的是亞硝基二甲胺(NDMA)。由于亞硝胺普遍存在、毒性(致癌)效應(yīng)強(qiáng)、處理難度大，很快受到國(guó)內(nèi)外水處理領(lǐng)域的普遍關(guān)注。亞硝胺主要來(lái)自于其前體物與水處理過(guò)程中使用的氯(胺)等消毒劑和臭氧等氧化劑的反應(yīng)。亞硝胺消毒副產(chǎn)物一旦產(chǎn)生，極難被去除，所以亞硝胺控制要從前體物的控制著手。亞硝胺的前體物主要是氮原子β位為芳香環(huán)的叔胺，比較典型的前體物如雷尼替丁，它的NDMA生成勢(shì)高達(dá)84-90％。

近幾十年來(lái)，利用半導(dǎo)體光催化技術(shù)降解污染物的研究不斷地涌現(xiàn)并日漸深入。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，光催化技術(shù)直接利用豐富的天然能源——太陽(yáng)光，對(duì)水中和空氣中的各類(lèi)污染物進(jìn)行降解和礦化，徹底氧化有機(jī)物而不產(chǎn)生二次污染。此外，光催化降解的條件溫和，無(wú)需外加氧化劑，處理過(guò)程安全，成本低。

到目前為止，人們開(kāi)發(fā)了多種光催化劑，其中最具有代表性的是二氧化鈦(TiO₂)。只對(duì)紫外光響應(yīng)的光催化劑(如TiO₂)雖然具有較高的催化效率，然而對(duì)太陽(yáng)光總能量的利用率較低(紫外光只占太陽(yáng)光總能量的4-5％)，嚴(yán)重限制了其作為光催化材料的應(yīng)用范圍。同時(shí)，光催化納米粉體材料，不易回收使用，且在使用過(guò)程中易流失，從而導(dǎo)致重復(fù)使用性下降。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開(kāi)僅用于輔助理解本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專(zhuān)利申請(qǐng)的現(xiàn)有技術(shù)，在沒(méi)有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專(zhuān)利申請(qǐng)的申請(qǐng)日已經(jīng)公開(kāi)的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評(píng)價(jià)本申請(qǐng)的新穎性和創(chuàng)造性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決光催化技術(shù)在水處理應(yīng)用中對(duì)太陽(yáng)光的利用率低、催化劑容易流失、重復(fù)使用率低、催化效果不佳等技術(shù)瓶頸，本發(fā)明提出一種在可見(jiàn)光區(qū)域可以高效降解消毒副產(chǎn)物前體物的光催化膜及其制備方法、以及其在可見(jiàn)光下對(duì)消毒副產(chǎn)物前體物的降解應(yīng)用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)了一種光催化膜的制備方法，包括以下步驟：

將二硫化鉬與氧化石墨烯進(jìn)行復(fù)合，制得MoS₂/RGO復(fù)合物；

提供聚偏氟乙烯超濾膜，并將聚偏氟乙烯超濾膜浸于Tris-鹽酸多巴胺溶液中得到聚合多巴胺負(fù)載的聚偏氟乙烯超濾膜；再將MoS₂/RGO復(fù)合物溶于水，并將MoS₂/RGO復(fù)合物的水溶液真空抽濾于聚合多巴胺負(fù)載的聚偏氟乙烯超濾膜上，再進(jìn)行真空干燥，制得光催化膜。

優(yōu)選地，其中將二硫化鉬與氧化石墨烯進(jìn)行復(fù)合，制得MoS₂/RGO復(fù)合物具體包括：

S1：將氧化石墨烯溶液置于乙醇溶液中，超聲分散后進(jìn)行離心，得到上層的懸浮液；

S2：將鉬酸鈉和硫脲溶解到步驟S1得到的懸浮液中，攪拌均勻并超聲分散得到混合溶液；