一種花瓣狀磁性氧化鐵硫化鉬復合物及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種花瓣狀磁性氧化鐵硫化鉬復合物及其制備方法，屬于硫化鉬復合 物技術領域。
【背景技術】
[0002] 硫化鉬，作為一種新型的二維結(jié)構材料，具有與石墨烯類似的結(jié)構。它具有優(yōu)異的 電學及光學特性，目前已廣泛應用于微電子器件、太陽能電池等領域。作為硫化物，它具有 I. 2-1. SeV的窄帶隙，因此在可見光光催化領域具有潛在的應用前景。盡管硫化鉬對電解水 產(chǎn)氫過程具有很好的催化能力，但是如何提高其催化效率，如何利用硫化鉬及其復合物光 催化材料處理含鉻廢水仍是需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種花瓣狀磁性氧化鐵硫 化鉬復合物及其制備方法，制備而成的復合物具有優(yōu)良的可見光光催化性能。
[0004] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是：
[0005] 一種花瓣狀磁性氧化鐵硫化鉬復合物，所述復合物的制備方法包括如下步驟：
[0006] ⑴室溫下，稱取七水合硫酸亞鐵溶于去離子水中，攪拌至透明，得到溶液1 ;
[0007] ⑵室溫下，稱取氯酸鈉溶于去離子水中，攪拌至透明，得到溶液2 ;
[0008] ⑶保持溶液1和2的濃度分別為0· 3~0· 7mol Γ1及0· 1~0· 3mol廠1;
[0009] ⑷在磁力攪拌下，將溶液2逐滴加入到溶液1中至溶液呈現(xiàn)淡黃色；
[0010] (5)接著將上述混合液轉(zhuǎn)移至高壓反應釜中，在150~200°C下反應；
[0011] (6)反應后離心分離除去未反應物、雜質(zhì)及水分，得到氧化鐵，在60~75°C下烘干 并研磨成氧化鐵粉末；
[0012] (7)稱取步驟(6)得到的氧化鐵粉末溶于去離子水中并攪拌均勻；
[0013] ⑶分別稱取0. 1~0. 4g二水合硫酸鉬、0. 2~0. 5g硫脲溶于去離子水中并攪拌均 勻；
[0014] (9)將步驟(7)所得混合液緩慢加入步驟(8)所得溶液中，邊加入邊攪拌使氧化鐵粉末 均勻分散且使二水合硫酸鉬和硫脲完全溶解；；
[0015] (IQ)將步驟(9)的混合物轉(zhuǎn)移至高壓反應釜中，在180~220°C下反應；
[0016] (11)對步驟(1Φ的反應產(chǎn)物進行離心分離去除水分后，先用乙醇清洗去除未反應的硫 脲等有機物，再用去離子水清洗去除未反應的無機離子，直至溶液的PH值接近7. 0,將清洗 后的反應產(chǎn)物置于烘箱中在60~80°C下烘干得到花瓣狀磁性氧化鐵硫化鉬復合物成品。
[0017] 步驟（4)所述逐滴滴加溶液2的速率為30~45滴/分。
[0018] 步驟（5)所述反應時間為10~20小時。
[0019] 步驟（6)及步驟(11)所述的離心分離的轉(zhuǎn)速為2000~3000轉(zhuǎn)/分，時間為8~15 分鐘。
[0020] 步驟（10)所述反應時間為20~25小時。
[0021] 本發(fā)明制備得到的花瓣狀磁性氧化鐵硫化鉬復合物具有花瓣狀結(jié)構且單個花瓣 粒徑在80~IOOnm。
[0022] 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明取得了以下有益效果：
[0023] ①步驟⑶溶液1和溶液2的濃度必須控制在合適的范圍內(nèi)才能得到具有特殊花瓣 狀結(jié)構的氧化鐵。
[0024] ②步驟⑶二水合硫酸鉬與硫脲的質(zhì)量比應保持在0. 02~0. 2 :1，這樣得到的硫化 鑰才是尚硫硫化鑰。
[0025] ③步驟(9)的混合液密封于高壓反應釜中，隨著溫度升高至150~200°C，反應釜內(nèi) 產(chǎn)生高壓，硫酸亞鐵和氯酸鈉在高溫高壓的物理化學環(huán)境下能充分分散在水溶液中，達到 一定的飽和度后，會首先形成結(jié)晶核，隨著反應時間的延長結(jié)晶單元不斷生長，反應10~ 20小時后形成特殊花瓣狀結(jié)構。
[0026] ④在硫化鉬合成體系中加入花瓣狀的三氧化二鐵是為了調(diào)控硫化鉬的結(jié)構，促使 硫化鉬復合物具有更大的比表面積和高含硫量，在催化過程中，硫化鉬是電子傳遞體，能提 高光密度，從而提高復合物的光催化性能，并且硫化鉬的帶隙較窄，能確保所得復合物在可 見光區(qū)具有催化活性。
[0027] ⑤本發(fā)明制得的三氧化二鐵硫化鉬復合物中三氧化二鐵：硫化鉬的重量比大約為 (0. 5~5. 0) : 1，具有優(yōu)異的光催化水中六價鉻的性能，且成本較低，用于還原含六價鉻廢 水具有很高的光催化去除率，具有較高的潛在工業(yè)應用價值。對于初始濃度為5~20mg/L 且pH值為4~6的含六價鉻廢水，按照3~IOmg三氧化二鐵硫化鉬復合物投入到30mL的 廢水中，汞燈照射30~120分鐘后，去除率可達50%以上。
[0028] ⑥對于初始濃度為5mg/L且pH值為3. 17的含六價鉻廢水，按照IOmg三氧化二鐵 硫化鉬復合物投入到30mL的廢水中，汞燈照射120分鐘以上即可將六價鉻基本被還原。對 于初始濃度為20mg/L且pH值為4. 11的含六價鉻廢水，按照IOmg三氧化二鐵硫化鉬復合 物投入到30mL的廢水中，汞燈照射120分鐘90%六價鉻被還原。
【附圖說明】
[0029] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明，附圖僅提供參考與 說明用，
[0030] 圖1為本發(fā)明實施例1制備的三氧化二鐵硫化鉬復合物掃描電鏡圖。
[0031] 圖2為本發(fā)明實施例10制備的三氧化二鐵硫化鉬復合物掃描電鏡圖。
[0032] 圖3為本發(fā)明實施例11制備的三氧化二鐵硫化鉬復合物掃描電鏡圖。
[0033] 圖4是本發(fā)明中不同質(zhì)量的三氧化二鐵硫化鉬復合物光催化六價鉻的效果圖。
[0034] 圖5是本發(fā)明的三氧化二鐵硫化鉬復合物光催化六價鉻的效果隨溶液pH變化圖。
【具體實施方式】 [0035] 實施例1
[0036] 本發(fā)明的一種花瓣狀磁性氧化鐵硫化鉬復合物的制備方法，依次包括如下步驟： ⑴室溫下，稱取適量七水合硫酸亞鐵溶于10~20毫升的去離子水中，攪拌至透明，得到溶 液I ;⑵室溫下，稱取適量氯酸鈉溶于15~25毫升的去離子水中，攪拌至透明，得到溶液2 ; ⑶保持溶液1和2的濃度分別為0· 3~0· 7mol Γ1及0· 1~0· 3mol廠1;⑷在磁力攪拌下， 將溶液2逐滴加入到溶液1中至溶液呈現(xiàn)淡黃色；(5)接著將上述混合液轉(zhuǎn)移至高壓反應釜 中，在150~200°C下反應10~20小時；(6)反應后離心分離除去未反應物、雜質(zhì)及水分得 到氧化鐵，在60~75°C下烘干并研磨成氧化鐵粉末；(7)稱取步驟(6)得到的粉末10~50mg 溶于10~15毫升去離子水中并攪拌均勻；(8)分別稱取0. 1~0. 4g二水合硫酸鉬、0. 2~ 〇. 5g硫脲溶于45~60毫升去離子水中并攪拌均勻；(9)將步驟(7)所得混合液緩慢加入步驟 ⑶所得溶液中，邊加入邊攪拌使氧化鐵粉末均勻分散且使二水合硫酸鉬和硫脲完全溶解； (1〇)將步驟(9)的混合物轉(zhuǎn)移至高壓反應釜中，在180~220°C下反應20~25小時；(11)對步驟 (1〇)的反應產(chǎn)物進行離心分離去除水分后，先用乙醇清洗去除未反應的硫脲等有機物，再用 去離子水清洗去除未反應的無機離子，直至溶液的PH值接近7. 0,將清洗后的反應產(chǎn)物置 于烘箱中在60~80°C下烘干6~10小時得到氧化鐵硫化鉬復合物成品。
[0037] 按以下步驟采用本發(fā)明的花瓣狀磁性高硫硫化鉬復合物進行光催化染料廢水：⑴ 取IOmg花瓣狀磁性高硫硫化鉬復合物成品加入到40mL含六價鉻廢水中，所述含六價鉻廢 水初始濃度Q1為5mg/L，pH值為3. 17,含六價鉻廢水的溶質(zhì)成分為六價鉻；⑵將步驟⑴所 得的三氧化二鐵硫化鉬復合物的含六價鉻廢水加入到玻璃容器中，密封；⑶將步驟⑵的玻 璃容器放入光催化反應器的暗箱中，攪拌30分鐘，控制溫度為25 °C ;⑷攪拌結(jié)束后，打開金 鹵燈，將步驟⑶的固液混合物在金鹵燈下照射30~120分鐘，汞燈功率為250W ;(5)光催化 結(jié)束后，抽取5mL步驟⑷的含六價鉻廢水，過濾；(6)取2mL清液，用紫外分光光度法測定處理 后的六價鉻濃度Ce為0. 10mg/L ;(7)計算光催化后的去除率=1-((^/0^100%= 98. 0%。
[0038] 實施例2
[0039] 本發(fā)明的一種花瓣狀磁性氧化鐵硫化鉬復合物的制備方法，依次包括如下步驟： ⑴室溫下，稱取適量七水合硫酸亞鐵溶于10~20毫升的去離子水中，攪拌至透明，得到溶 液1 ;⑵室溫下，稱取適量氯酸鈉溶于15~25毫升的去離子水中，攪拌至透明，得到溶液2 ; ⑶保持溶液1和2的濃度分