CN115845879A - 简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法及其高效降解环丙沙星 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化合物合成技术领域，公开了一种简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，包括：将Bi(NO3)3.5H2O与HNO3混合均匀得到混合溶液A；将Na2MoO4.2H2O与H2O混合均匀得到混合溶液B；将混合溶液B转入混合溶液A中，并加入制备的MoS2，搅拌一段时间后转移至反应釜中在烘箱进行反应；冷却至室温，用水和乙醇各洗三次，烘干得到MoS2/Bi2MoO6复合材料。本发明的片状的MoS2/Bi2MoO6复合材料，在可见光照射下降解CIP的性能远高于纯的MoS2和Bi2MoO6，能够有效的改善光生电子和空穴易分离的问题，提高了光催化降解性能。
Description
技术领域
本发明属于化合物合成技术领域，尤其涉及一种简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法及其高效降解环丙沙星。
背景技术
目前，随着现代化工业的发展，越来越多的废水、废气等排入大自然中，造成了严重的水体及空气污染。近年来，人们一直在寻找各种各样的方法来去除废水中的污染物。现代废水处理过程通常包括三个阶段:通过物理化学操作的一级处理、通过生物过程的二级处理以及通过附加过程的三级处理。这些处理技术可以产生温和的，重要的，对废水衍生有机污染物的研究。各种化学和物理过程，如化学沉淀和污染物分离、混凝、电凝聚法、活性炭吸附消除等可用于从纺织瓷砖废水中去除颜色。然而，这些方法的一个困难在于它们不是破坏性的，而只是将污染从一个阶段转移到另一个阶段，同时以往的研究表明，某些处理工艺，如生物和消毒处理，可能会增加废水中抗生素的变异性和浓度。因此，面临着一种新的不同类型的污染，需要进一步处理。随着科学的不断进步，半导体光催化材料开始出现在人们的视野之中。半导体光催化工艺具有成本低，环境友好和可持续的处理技术等优点，已被广泛证明可除去水中的持久性有机化合物和微生物。常用的半导体光催化剂包括TiO2、ZnO、SnO2、ZrO2和CdS。这些光催化剂可以通过光子生成的自由基将有机物降解甚至直接矿化为低毒或无毒的产物。在光照下，当入射电子的能量大于半导体的带隙时，价带上的电子被激发到导带上，实现电子和空穴的分离，电子和空穴参与氧化还原反应有效的降解污染水。自1972年，半导体TiO2被发现在紫外照射下能够分解水，开始了广泛的研究。TiO2自古以来一直作为白色颜料出现在人们的生活之中，因此它的低廉性和安全性也有了保证。但是由于TiO2的带隙较宽，在3-3.2eV之间，只能在紫外光下降解污染物，对于太阳光的利用仅为5％，无法有效的利用太阳光，因此寻找一个合适带隙的半导体材料成为了前进的方向。
铋系材料因其独特的层状结构，又具有的无毒、光催化活性高，制备成本低等特点，深受研究者的青睐。其中运用较多的便是Bi2MoO6，独特的新型层状光催化剂，具有成本低廉，清洁高效，窄带隙及良好的可见光响应性等优点，但是由于它的光生载流子容易复合，因此光催化性能不佳，所以研究者们一直在寻找合适的改性方法以提高其光催化降解性能。
MoS2是一种类石墨烯层状结构的半导体材料，具有高比表面积和窄带隙，有利于光生载流子的分离，提升光催化性能。层状结构的MoS2，依靠层间的范德华力连接，由S-Mo-S三原子层结构的共价键组成，在每一层中，6个S原子围绕着一个Mo原子。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有光催化材料光催化性能不佳，且制备方法复杂，产率不高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法。
本发明是这样实现的，一种简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法包括：
步骤一，制备MoS2/Bi2MoO6；将Bi(NO3)3·5H2O与HNO3混合均匀得到混合溶液A；将Na2MoO4·2H2O与H2O混合均匀得到混合溶液B；
步骤二，将混合溶液B转入混合溶液A中，并加入制备的MoS2(MoS2与Bi2MoO6的质量比为0.5：100)，搅拌一段时间后转移至反应釜中在烘箱进行反应；
步骤三，冷却至室温，用水和乙醇各洗三次，烘干得到MoS2/Bi2MoO6复合材料。
进一步，所述步骤一中制备MoS2包括：
称取(NH4)6MoO24·4H2O和CH4N2S溶于H2O中，搅拌30min，转移至反应釜中，在烘箱中反应，然后冷却至室温，用水和无水乙醇各洗涤三次，在60℃烘箱中干燥过夜，得到MoS2。
进一步，所述反应温度为180℃，反应时间为24h。
进一步，所述(NH4)6MoO24·4H2O和CH4N2S质量比为1:8。
进一步，所述Bi(NO3)3·5H2O与HNO3的质量比为2:5；所述HNO3的浓度为1mol/L。
进一步，所述步骤二中反应包括：反应温度为180℃；反应时间为12h。
进一步，所述步骤三中烘干包括：在60℃烘箱中干燥10h。
本发明的另一目的在于提供一种简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法合成的MoS2/Bi2MoO6复合材料。
本发明的另一目的在于提供一种所述MoS2/Bi2MoO6复合材料在光催化下降解环丙沙星中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种所述MoS2/Bi2MoO6复合材料在降解含抗生素的废水中的应用。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明采用较为简易的水热法制备MoS2/Bi2MoO6，制备过程简单，不需要添加其他助催化剂，也不用调节pH即有较好的催化性能。Li等人(10.1016/j.cattod.2018.03.014)采用三步法制备了MoS2/Bi2MoO6复合材料，分别制备出MoS2和Bi2MoO6，然后在60℃下混合搅拌至溶剂蒸发，操作复杂，反应时间长。Liu等人(10.1016/j.matlet.2016.11.060)采用水热法制备MoS2/Bi2MoO6复合材料时需调节pH至7，反应时间为16h,而本发明专利的实验两步完成，在制备Bi2MoO6的过程中加入MoS2，不需要调节pH,且反应时间为12h，实验操作简单，反应时间相对较短，有利于控制成本。同时，以上两位研究者的应用都是选择降解染料RhB，而本发明选择的则是难以降解的抗生素CIP。
总之，本发明专利采用简单水热法在合成Bi2MoO6的过程中加入少量的MoS2，得到片状的MoS2/Bi2MoO6复合材料，在可见光照射下降解CIP的性能远高于纯的MoS2和Bi2MoO6。本发明的MoS2/Bi2MoO6复合材料形成了Z型异质结，能够有效的改善光生电子和空穴易分离的问题，提高了光催化降解性能。同时MoS2/Bi2MoO6复合材料具有良好的光催化稳定性和可循环性，材料易回收并且可以循环利用。
第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本发明的MoS2/Bi2MoO6复合材料能够降解环丙沙星，有效的提高了光催化降解效率。
本发明的MoS2/Bi2MoO6复合材料拥有较大的比表面积，可以提供较多的活性位点用于光催化反应。
本发明的MoS2/Bi2MoO6复合材料能够改善纯物质Bi2MoO6的光生载流子易复合的问题，促进光催化降解效率的提高。
第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：
(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：
MoS2/Bi2MoO6复合材料在光催化下有效降解环丙沙星中的应用，本发明的技术方案转化后具有预期收益和较高的商业价值。
(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：
本发明涉及一种简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法及其高效降解环丙沙星。
(3)本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：
本发明涉及一种简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法及其高效降解环丙沙星，将抗生素分解为无毒无害的无机物，能够有效缓解抗生素所带来的环境危机。
(4)本发明的技术方案克服了技术偏见：抗生素具有抗菌性和稳定的化学结构，因而常用的膜分离、化学氧化、吸收、絮凝等方法不足以完全分解抗生素。而高效、经济、环保、安全、低能耗的光催化法可以弥补这一遗憾。本发明的MoS2/Bi2MoO6复合材料在可见光下可以高效率降解抗生素环丙沙星，将抗生素分解为无毒无害的无机物，能够有效缓解抗生素所带来的环境危机。
附图说明
图1是本发明实施例提供的
图2是本发明实施例提供的不同样品的XRD图；
图3是本发明实施例提供的FT-IR光谱；
图4是本发明实施例提供的MoS2 EDS能谱图；
图5是本发明实施例提供的Bi2MoO6 EDS能谱图；
图6是本发明实施例提供的0.5％MoS2/Bi2MoO6 EDS能谱图；
图7是本发明实施例提供的MoS2,Bi2MoO6和0.5％MoS2/Bi2MoO6的形貌SEM表征分析示意图；
图8是本发明实施例提供的0.5％MoS2/Bi2MoO6复合材料的透射电镜图；
图9是本发明实施例提供的高分辨率透射图；
图10至图13是本发明实施例提供的复合物的元素组分和化学态XPS表征图；
图14是本发明实施例提供的紫外-可见漫反射可见光谱；
图15是本发明实施例提供的(ahv)^2与hv的关系图；
图16是本发明实施例提供的不同样品光催化降解CIP的效果图；
图17是本发明实施例提供的一级动力学曲线；
图18是本发明实施例提供的样品的五次循环效果图；
图19-图20是本发明实施例提供的催化剂样品的瞬态光电流和电阻抗谱图；
图21是本发明实施例提供的不同捕获剂对光催化降解效果的影响示意图；
图22是本发明实施例提供的光催化机理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
如图1所示，本发明实施例提供的简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法包括：
S101，制备MoS2/Bi2MoO6；将Bi(NO3)3·5H2O与HNO3混合均匀得到混合溶液A；将Na2MoO4·2H2O与H2O混合均匀得到混合溶液B；
S102，将混合溶液B转入混合溶液A中，并加入制备的MoS2，搅拌一段时间后转移至反应釜中在烘箱进行反应；
S103，冷却至室温，用水和乙醇各洗三次，烘干得到MoS2/Bi2MoO6复合材料。
本发明实施例提供的简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法步骤：
A:2mmolBi(NO3)3·5H2O溶于5mlHNO3(1mol/L),B:1mmolNa2MoO4·2H2O溶于30mlH2O中，将B转入A中,加入适量的MoS2,搅拌30min,转移至45mL反应釜，在烘箱反应，设置反应温度180℃，12h。然后冷却至室温，用水和乙醇各洗三次，在60℃烘箱中干燥10h即获得样品。Bi2MoO6的制备与复合物一致，在相同条件下不加入MoS2。
二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
将本发明实施例提供的MoS2/Bi2MoO6复合材料应用于含有环丙沙星等抗生素的废水的降解中。
将本发明实施例提供的MoS2/Bi2MoO6复合材料应用于含有罗丹明B等染料的废水的降解中。
三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
光催化降解活性的测试
为了探究光催化剂在可见光下的光催化降解活性，将50mg光催化剂和抗生素CIP(50mL，10mg/L)加入到光反应器中，所用仪器为PCX50CDiscover(北京泊菲莱)，光源为可见光(>395nm)，实验步骤为：磁力搅拌30min，以达到催化剂与抗生素的吸附-脱附平衡，然后开灯进行光催化降解实验。在每隔一定的时间，取出一定量的溶液，高速离心后，通过UV-3010可见分光光度计测定CIP的吸收波长为272nm处的吸光度。为了探究可能的光催化机理，通过自由基捕获实验证明光催化反应中的活性物种。在此工作中，对苯醌(BQ)(10mM)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)(10mM)和叔丁醇(TBA)(10mM)分别捕获·O2-和h+和·OH。
(1)XRD分析
图2为不同样品的XRD图，Bi2MoO6及复合物的峰形尖锐，且没有其它杂质峰，表明Bi2MoO6及复合物具有良好的纯度和结晶度，不含杂质。纯Bi2MoO6在28.3°、32.6°、36.1°、46.7°、55.4°和55.8°处出现明显的特征峰，对应于(131)、(002)、(151)、(202)、(331)和(262)晶面，与正交晶型的Bi2MoO6(JCPDS21-0102)可以很好的对应。纯MoS2在19.1°、32.7°和57.5°处出现特征峰对应于(104)、(0111)和(300)晶面，与MoS2(JCPDS17-0744)可以很好对应。因复合材料中MoS2的加入量较少，所以在复合材料的XRD图中未能发现MoS2的特征峰。
(2)FT-IR分析
通过FT-IR分析对材料的化学键和官能团特性进行评估。如图3所示，在红外光谱中含有3200～～3500cm-1的宽频带，这是由于氢氧基(O-H)拉伸振动引起的。峰值在1640、1110、600cm-1处归属于MoS2的特征峰。复合材料中在450-950cm-1之间的吸收带归属于Mo-O键的伸缩振动，其中723cm-1处的强峰和840cm-1处的弱峰分别对应于赤道氧原子和顶氧原子振动MoS2计数的不对称伸缩模式，复合材料MoS2/Bi2MoO6与Bi2MoO6的图谱十分相似，且复合材料中1110cm-1处的特征峰峰归属于MoS2，说明成功合成了MoS2/Bi2MoO6复合材料。
(3)SEM分析
MoS2,Bi2MoO6和0.5％MoS2/Bi2MoO6的形貌通过SEM表征分析。MoS2的形貌为疏松多孔的块状，尺寸多为1-2μm。Bi2MoO6的形貌多为不规则的片状结构，大片上生长着很多不规则的小片，尺寸多为200nm-1μm，复合物MoS2/Bi2MoO6的形貌也是不规则的片状结构，尺寸为50nm-200nm，相比于纯物质Bi2MoO6，复合物为更小的片状，有利于增大接触面积，在复合物的SEM图中也可以看到小颗粒分布，可能为复合物制备过程中加入的块状MoS2因为结构疏松，分散成为小颗粒。图7为复合物的EDS能谱，可观察到复合物中含有Mo、Bi、O、S四种元素，也可说明复合物MoS2/Bi2MoO6基本制备成功。
(4)TEM分析
通过透射电镜(TEM)测试对复合材料的形貌进一步分析，如图所示，图8为样品0.5％MoS2/Bi2MoO6的TEM图，从中可以看出复合材料为片状结构，与SEM结果一致。图9为样品的高分辨率透射图像，可以清楚的看到分辨率为0.31nm和0.26nm的晶格条纹，其中，晶格间距为0.31nm对应于Bi2MoO6的正交相的(131)晶面，晶格间距为0.26nm对应于MoS2的100晶面。
(5)元素分析
用XPS表征对复合物的元素组分和化学态进行研究，从图10中可以看到复合物由Bi、Mo、O和S元素组成，图11为Mo3d3/2和Mo3d5/2峰的结合能分别位于235.54和234.37eV，表明复合物中存在Mo6+。在图12中可以看到Bi4f7/2和Bi4f5/2的结合能分别位于159.16和164.50eV，表明Bi为三价氧化态。从图13可以看到在复合物中，S2p1/2和S2p3/2峰的结合能分别位于159.14eV和164.46eV。
(6)UV-VisDRS分析
通过紫外-可见漫反射光谱评价所制备样品的电子状态和光吸收能力，MoS2、Bi2MoO6、MoS2/Bi2MoO6。纯Bi2MoO6的光吸收范围在500nm处左右，在紫外区和可见光区都有吸收。复合物MoS2/Bi2MoO6的光吸收范围在580nm处左右，相比于纯物质Bi2MoO6，其光吸收范围显著增强，更好的利用太阳光，提高光催化降解性能。
由图15可以知道MoS2和Bi2MoO6的带隙分别是1.19ev、2.65ev。
(7)光催化性能分析
通过在可见光照射下，不同样品降解抗生素CIP的光催化降解率与时间的关系来评价样品的光催化性能。如图16所示，可见光照射120min时，纯Bi2MoO6的光催化降解率为45％，复合物0.5％SBMO的光催化效率最高，在相同条件下光催化降解率为91％，相比于纯物质有了较大的提高。为了更好的了解样品的光催化降解性能，本发明做了一级动力学曲线图。纯Bi2MoO6和MoS2的降解速率常数分别为0.00521min-1、0.00235min-1，复合物0.5％SBMO的降解效率为0.02017min-1，是复合物中降解效率最高的，分别为Bi2MoO6和MoS2的4倍和10倍。
(8)循环实验
为了探究样品的稳定性，本发明进行了五次循环实验，在光催化降解CIP后，本发明离心收集剩余的样品并用乙醇洗涤上面残留的CIP，干燥后重复使用。如图18所示，经过五次的循环实验后，复合材料的光催化降解效率有了些许降低，降低至81％，仅降低10％，几乎可忽略不计。
(9)光电流和电阻抗分析
为了进一步研究异质结的对光催化活性的影响，利用电化学测试来评估样品的光生电子和空穴对的电荷转移和复合效率，图19为催化剂样品的瞬态光电流图谱，纯物质Bi2MoO6的光电流响应较低，可以归因于电子和空穴的快速复合，而复合物的光电流强度高与纯Bi2MoO6，说明复合以后可有效提高电荷转移效率。图20为催化剂样品的电阻抗谱，复合物的Nyquist圆弧半径小于纯Bi2MoO6。众所周知，半径越小，Rct值越小，光生载流子的分离效率越高。由此表明，复合物的界面电荷转移阻力降低，电子和空穴的复合得到抑制。
(10)自由基捕获实验
为了探究光催化降解环丙沙星过程的实验机理，本发明做了自由基捕获实验研究光催化过程中可能存在的活性物质。本发明在光催化过程中分别加入草酸铵(AO)、对苯醌(BQ)、叔丁醇(TBA)以去除h+、.O2 -、.OH自由基。从图21中可以看到,TBA的加入对光催化降解效果没有明显的影响，说明·OH在光催化过程中的贡献很小。AO和BQ的加入，使光催化效果受到明显的抑制，说明h+、.O2 -在光催化过程中发挥主要作用。由此可知h+、.O2 -为主要活性物种。
(11)光催化机理
基于以上实验结果，本发明提出了可能的光催化机理，如图22所示，Bi2MoO6和MoS2的带隙分别为2.65eV和1.19eV，均能在可见光下被激发。在光照下，Bi2MoO6和MoS2分别产生电子和空穴，电子跃迁到其导带上，而空穴则留在价带上。同时Bi2MoO6上的电子发生跃迁到了MoS2的价带上，解决了纯物质Bi2MoO6上的电子和空穴易复合的问题。MoS2上的电子与O2结合形成·O2 -，参与降解环丙沙星，与此同时，价带上的空穴也参与降解过程，有效的提高了光催化降解效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，其特征在于，所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法包括：
步骤一，制备MoS2；将Bi(NO3)3.5H2O与HNO3混合均匀得到混合溶液A；将Na2MoO4.2H2O与H2O混合均匀得到混合溶液B；
步骤二，将混合溶液B转入混合溶液A中，并加入制备的MoS2，搅拌一段时间后转移至反应釜中在烘箱进行反应；
步骤三，冷却至室温，用水和乙醇各洗三次，烘干得到MoS2/Bi2MoO6复合材料。
2.如权利要求1所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，其特征在于，所述步骤一中制备MoS2包括：
称取(NH4)6MoO24.4H2O和CH4N2S溶于H2O中，搅拌30min，转移至反应釜中，在烘箱中反应，然后冷却至室温，用水和无水乙醇各洗涤三次，在60℃烘箱中干燥过夜，得到MoS2。
3.如权利要求2所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，其特征在于，所述反应温度为180℃，反应时间为24h。
4.如权利要求2所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，其特征在于，所述(NH4)6MoO24.4H2O和CH4N2S质量比为1:8。
5.如权利要求1所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，其特征在于，所述Bi(NO3)3.5H2O与HNO3的质量比为2:5；所述HNO3的浓度为1mol/L。
6.如权利要求1所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，其特征在于，所述步骤二中反应包括：反应温度为180℃；反应时间为12h。
7.如权利要求1所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法，其特征在于，所述步骤三中烘干包括：在60℃烘箱中干燥10h。
8.一种利用如权利要求1-7任意一项所述简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法合成的MoS2/Bi2MoO6复合材料。
9.一种如权利要求8所述MoS2/Bi2MoO6复合材料在光催化下降解环丙沙星中的应用。
10.一种如权利要求8所述MoS2/Bi2MoO6复合材料在降解含抗生素的废水中的应用。
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|---|---|
| CN (1) | CN115845879A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116621262A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-08-22 | 佛山市南伽科技有限公司 | 一种基于MoS2三维动态海水淡化装置 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103623803A (zh) * | 2012-08-30 | 2014-03-12 | 上海纳晶科技有限公司 | 一种可见光光催化剂及其制备方法 |
| CN103933967A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-23 | 河南师范大学 | 一种纳米钼酸铋可见光催化剂的仿生合成方法 |
| WO2016039240A1 (ja) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | 富士フイルム株式会社 | 水分解用光触媒電極 |
| CN105664975A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-15 | 金堆城钼业股份有限公司 | 一种层状MoS2-Bi2MoO6纳米复合材料的制备方法 |
| CN106881100A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-23 | 济南大学 | 一种Cu2O/Bi2MoO6异质结可见光催化剂的制备方法及应用 |
| CN109772369A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-21 | 黑龙江大学 | 一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法 |
| FR3102373A1 (fr) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | Adisseo France S.A.S. | catalyseur à base de molybdate de bismuth |
| CN113976147A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 汉江师范学院 | 一种Bi/Bi4O5Br2光催化剂、制备方法及其应用 |
| US20220062488A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | Promethium Limited | Photoactivated semiconductor photocatalytic air purification |
| CN114602552A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-06-10 | 中国科学院过程工程研究所 | 光催化复合膜及其制备方法和用途 |
| CN114904534A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-16 | 福州大学 | 钼酸铋/钒酸铁复合纳米材料及其制备方法和在声光催化降解水中污染物的应用 |
-
2022
- 2022-09-26 CN CN202211177300.8A patent/CN115845879A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103623803A (zh) * | 2012-08-30 | 2014-03-12 | 上海纳晶科技有限公司 | 一种可见光光催化剂及其制备方法 |
| CN103933967A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-23 | 河南师范大学 | 一种纳米钼酸铋可见光催化剂的仿生合成方法 |
| WO2016039240A1 (ja) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | 富士フイルム株式会社 | 水分解用光触媒電極 |
| CN105664975A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-15 | 金堆城钼业股份有限公司 | 一种层状MoS2-Bi2MoO6纳米复合材料的制备方法 |
| CN106881100A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-23 | 济南大学 | 一种Cu2O/Bi2MoO6异质结可见光催化剂的制备方法及应用 |
| CN109772369A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-21 | 黑龙江大学 | 一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法 |
| FR3102373A1 (fr) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | Adisseo France S.A.S. | catalyseur à base de molybdate de bismuth |
| US20220062488A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | Promethium Limited | Photoactivated semiconductor photocatalytic air purification |
| CN113976147A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 汉江师范学院 | 一种Bi/Bi4O5Br2光催化剂、制备方法及其应用 |
| CN114602552A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-06-10 | 中国科学院过程工程研究所 | 光催化复合膜及其制备方法和用途 |
| CN114904534A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-16 | 福州大学 | 钼酸铋/钒酸铁复合纳米材料及其制备方法和在声光催化降解水中污染物的应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JUAN ZHANG ET AL., 《ENVIRON. SCI.: NANO》 MODULATION AND SELF-ASSEMBLY OF NANOPARTICLES INTO BISMUTH MOLYBDATE NANOSHEETS AS HIGHLY EFFICIENT PHOTOCATALYSTS FOR CIPROFLOXACIN DEGRADATION, vol. 9, pages 2979 * |
| YAJIE CHENA ET AL., 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》HIERARCHICAL MOS2/BI2MOO6COMPOSITES WITH SYNERGISTIC EFFECTFOR ENHANCED VISIBLE PHOTOCATALYTIC ACTIVITY, vol. 164, pages 40 - 47 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116621262A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-08-22 | 佛山市南伽科技有限公司 | 一种基于MoS2三维动态海水淡化装置 |
| CN116621262B (zh) * | 2023-06-25 | 2024-05-14 | 佛山市南伽科技有限公司 | 一种基于MoS2三维动态海水淡化装置 |
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