CN114849748A - 一种CoS/Ti3C2 MXene复合材料的制备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种CoS改性Ti₃C₂MXene材料的制备方法及其应用，该材料在广泛的pH条件下可以作为过氧单硫酸盐(PMS)活化剂降解以罗丹明B(RhB)为代表的有机污染物。该材料通过溶剂热法将CoS纳米颗粒固定在Ti₃C₂MXene薄膜上，形成复合材料。得到的材料中CoS纳米颗粒均匀负载在Ti₃C₂MXene纳米片表面。其中MXene作为基底，能够有效增强物质的传输和捕获能力，同时有利于钴纳米颗粒的分散，使颗粒聚集最小化，为钴纳米颗粒提供额外的稳定性。负载了CoS纳米颗粒的复合材料相比CoS以及Ti₃C₂MXene单体材料，其性能有了很大的提升。通过将其应用于类光芬顿体系，发现其可以高效快速地降解高色度污染物罗丹明B(RhB)，该材料在环境治理领域具有很好的应用前景。

Description

一种CoS/Ti3C2 MXene复合材料的制备及其应用

技术领域

本发明涉及一种可用于广泛的pH条件下高效降解染料废水的类光芬顿催化剂，属于纳米材料领域和高级氧化技术领域。

背景技术

合成有机染料不仅广泛应用于纺织、印刷、制革和油漆工业，而且广泛应用于食品技术和农业研究。大多数染料很容易以阴离子形式(刚果红、甲基橙和玫瑰红)或阳离子形式(亚甲蓝、孔雀石绿、罗丹明B和甲基紫)溶解在水中。由于其毒性和不可生物降解性，染料进入生活用水***时已对人类健康构成严重威胁和负面影响。染料可视为具有代表性的难降解有机污染物。废水中的染料在排放到天然水域之前，必须将其去除或降解到可接受的水平。

迄今为止，各种废水处理技术，包括吸附、生物降解和催化降解，已被应用于去除水溶液中的染料。染料可以通过吸附剂从水溶液中吸附。然而，吸附染料的吸附剂仍然对生态环境构成潜在威胁。染料废水具有机成分复杂、浓度高、毒性大和不可生物降解等特点。在已报道的技术中，高级氧化工艺(AOPs)被认为是一种简单、高效、环保和有前景的可完全分解有机化合物的方法。染料可以被高活性自由基如SO₄·^-、·OH、和·O₂ ^-等氧化矿化成小分子化合物，如CO₂和H₂O。其中经典芬顿氧化法被公认为是去除水中难降解有机污染物的最有效的高级氧化工艺(AOPs)之一，但存在含铁污泥积聚、工作pH值范围窄和催化剂不可回收等缺点。在过去的二十年中，AOPs使用过氧单硫酸盐(PMS,HSO₅ ^-)作为氧化剂对多种污染物的非选择性降解引起了广泛关注。

通常，PMS应借助紫外线、热、碱或金属催化剂等通过破坏O-O键来适当活化。SO₄·^-和·OH通常作为主要的ROS产生。尽管SO₄·^-和·OH在降解有机污染物方面前景广阔，但它们在废水中的广泛应用受到自由基猝灭剂的限制，例如一些无机阴离子和天然存在的有机化合物。然而，最近的许多文章也表明，单线态氧(¹O₂—一种非自由基活性氧化物质)可以通过非自由基过程而不是自由基攻击途径来产生污染物降解。与SO₄·^-和·OH相比，¹O₂由于其亲电子性质，对富电子有机物表现出更高的选择性。我们在之前的研究中，很少有通过激活PMS以生产¹O₂降解RhB的研究。

Co、Fe、Cu和Mn基单金属催化剂已被用于活化PMS，并在降解不同有机污染物方面表现出良好的催化性能。其中钴被认为是活化PMS最有效的过渡金属。然而，由于其有限的表面活性位点，钴基非均相催化剂通常具有较低的催化效率。将这种催化剂负载在具有大比表面积的载体上可以减小金属纳米颗粒的尺寸到原子极限，从而增加活性位点的数量，提高催化剂的活性。由于MXenes独特的层状结构，可以为功能性纳米材料提供更多空间，并改善其在MXenes表面的分布。

因此，基于以上研究背景，本发明将硫化钴纳米颗粒负载在新型Ti₃C₂ MXene材料上，将其应用于太阳光下活化PMS降解罗丹明B(RhB)。结合了金属钴硫化物以及二维MXene材料在光催化活化PMS中的优点，实现了以非自由基氧化(¹O₂)为主的类光芬顿的降解过程，克服了传统研究中SO₄·^-和·OH在降解有机污染物过程中受自由基猝灭剂的限制这一困难，实现了有色污染物RhB的高效快速降解，为类光芬顿环境治理领域提供了绿色、高效的新途径。

发明内容

本发明提供了一种CoS改性Ti₃C₂MXene材料的制备方法及其应用，该材料在广泛的pH条件下可以作为过氧单硫酸盐(PMS)活化剂降解以罗丹明B(RhB)为代表的有机污染物。该材料通过溶剂热法将CoS纳米颗粒固定在Ti₃C₂ MXene薄膜上，形成复合材料。得到的材料中CoS纳米颗粒均匀负载在Ti₃C₂ MXene纳米片表面。其中MXene作为基底，能够有效增强物质的传输和捕获能力，同时有利于钴纳米颗粒的分散，使颗粒聚集最小化，为钴纳米颗粒提供额外的稳定性。负载了CoS纳米颗粒的复合材料相比CoS以及Ti₃C₂ MXene单体材料，其性能有了很大的提升。通过将其应用于类光芬顿体系，发现其可以高效快速地降解高色度污染物罗丹明B(RhB)，该材料在环境治理领域具有很好的应用前景。

具体内容包括：

一种CoS/Ti₃C₂ MXene纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤包括：

(1)首先制备Ti₃C₂ MXene：称取一定量的Ti₃AlC₂粉末，冰浴下加入氢氟酸，之后转移至油浴锅在一定温度下刻蚀一定时间，将刻蚀后的样品离心洗涤至一定pH值，干燥，收集得到Ti₃C₂ MXene粉末；

(2)将一定量的Ti₃C₂ MXene粉末在乙二醇中超声溶解并插层，再将一定量的CoCl₂作为Co源分散在乙二醇中，再与分散有Ti₃C₂ MXene粉末的乙二醇溶液混合搅拌，得到溶液A；将一定量的硫脲作为S源加至乙二醇中搅拌溶解，得到溶液B；按照预定比例将A、B溶液混合并搅拌均匀；

(3)将步骤2得到的混合溶液放入水热釜中，反应一定时间后，待其冷却至室温，用水清洗，水洗若干次后干燥一定时间，得到所述CoS/Ti₃C₂ MXene纳米复合材料。

进一步的，步骤(1)中Ti₃AlC₂粉末的量为1g，氢氟酸加入量为15mL，氢氟酸质量分数为40％，刻蚀温度为60℃，刻蚀时间为24h，油浴锅转速为800rpm，洗涤至上清液pH值为7，干燥方法为冷冻干燥法，冷冻干燥时间为24h。

进一步的，步骤(2)中所述Ti₃C₂ MXene粉末量为200mg，在15mL乙二醇中超声2h；所述CoCl₂选自CoCl₂·6H₂O，加入量为157.2mg，加入的乙二醇量为15mL，搅拌溶解时间为30min，所述溶液A为Ti₃C₂ MXene粉末、CoCl₂·6H₂O以及乙二醇的混合物，混合搅拌时间为30min；所述溶液B中，硫脲的加入量为200.97mg,加入的乙二醇量为10mL,搅拌溶解时间为30min，其中按照CoS的质量分数占所述CoS/Ti₃C₂ MXene纳米复合材料10-50％的比例来混合A、B溶液。

进一步的，步骤(3)中所用水热釜为100mL聚四氟乙烯内衬的水热釜，水热温度为180℃，水热时间为12h，得到的样品经多次水洗之后，在60℃真空烘箱内烘干，得到黑色粉末。

进一步的，CoCl₂·6H₂O与硫脲的摩尔比为1：4。

进一步的，一种CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料，所述材料以Ti₃C₂ MXene作为基底，Ti₃C₂ MXene形态为纳米薄片，硫化钴以纳米颗粒的形式均匀分散在Ti₃C₂ MXene薄片上，形成复合材料，所述材料根据所述的制备方法制备得到。

进一步的，根据所述的CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料在太阳光下活化PMS降解RhB方面的应用，将一定量的CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料分散到RhB反应混合物中并搅拌以建立吸附-解吸平衡，使用0.1M HCl或0.1M NaOH溶液将pH值调节至目标值，通过添加一定量的过氧单硫酸盐(PMS)在模拟太阳光下引发催化反应。

本发明具有如下有益效果：

1)相对于单独的Ti₃C₂ MXene复合材料，CoS改性后的复合材料的光电性能得以提升，其中包括电荷传递效率以及电子空穴分离效率的提高，从而提高了催化剂的类光芬顿降解活性。

2)CoS纳米颗粒负载在Ti₃C₂ MXene纳米片上，Ti₃C₂ MXene材料的独特分层结构有利于CoS纳米颗粒的分散，为钴纳米颗粒提供额外的稳定性。

3)不加光条件下，复合材料活化PMS性能得到大幅度提升。

4)模拟太阳光照射下，由于光协同作用，其降解性能进一步得以优化。

5)相比于其他以SO₄·^-和·OH为主要ROS的钴基催化剂的类光芬顿体系，实现了以非自由基氧化为主的类光芬顿过程，其中活性物质主要为单线态氧(¹O₂)，克服了天然水体中存在的一些无机阴离子和天然存在的有机化合物对自由基的限制作用。

6)该复合材料实现了较少的催化剂用量以及PMS用量条件下的RhB的高效降解，其表观速率常数大于其他钴基催化剂，经济节约。

7)MXene不仅促进了CoS纳米颗粒在层内的分散，而且显著触发了Co(III)/Co(II)循环，提高了催化剂的稳定性。

8)该复合材料在广泛pH条件下皆能达到良好的降解效果，为MXene基材料用于活化PMS降解污染物的AOPs工艺的设计提供了新思路。

9)此发明中所涉及到的原料经济易得，所进行的实验步骤简单方便。

附图说明

图1为对比例1、实施例1-5所制备的样品的XRD图谱；

图2为对比例1、对比例2、实施例1-5所制备样品的SEM图以及HRTEM图；

图3为实施例1-5所制样品的EDS映射图谱以及HRTEM图谱；

图4为实施例1-5所制样品的的XPS图谱；

图5为实施例1-5不同硫化钴负载量样品光催化活化PMS降解RhB性能图；对比例1、对比例2、实施例1-5的光催化活化PMS降解RhB性能图；实施例1-5在不同PMS投加量下降解RhB性能图；实施例1-5在不同pH下降解RhB性能图；

图6为实施例1-5在不同反应条件下降解RhB性能图；

图7为实施例1-5中合成的催化剂在类光芬顿降解RhB中的4次循环稳定实验；

图8为对比例1、对比例2、实施例1-5的阻抗图谱和荧光图谱；

图9为实施例1-5中不同淬灭剂对RhB降解的影响；

图10为实施例3催化活化PMS降解RhB的电子顺磁共振(EPR)图谱；

具体实施方式

本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

对比例1

制备Ti₃C₂ MXene：

首先，称取1g Ti₃AlC₂粉末于50ml离心管中，在其中缓慢加入15mL的氢氟酸，冰浴下搅拌30min。然后，将离心管转移至油浴锅中，在60℃下搅拌24h(800rpm)，然后用去离子水及乙醇分别离心洗涤3次，直至pH值达到7。最后，将得到的黑色样品放入冰箱冷冻24h，而后放入冷冻干燥机干燥24h后收集样品，得到黑色粉末状Ti₃C₂ MXene，将其命名为TC。

对比例2

制备CoS：

将0.66mmol CoCl₂·6H₂O分散在15mL EG中，搅拌30min，得到溶液A。将2.64mmol硫脲加入10mL EG中，搅拌30min，得到溶液B(CoCl₂·6H₂O与硫脲摩尔比为1：4)。在搅拌下缓慢将溶液A加入到溶液B中，并搅拌30min使其混合均匀。随后，将该均匀悬浮液转移至100mL聚四氟乙烯内衬高压釜(上海悦中科股份有限公司)，在180℃下反应12h，离心收集反应产物，用水和乙醇分别洗涤三次，放于60℃真空烘箱中干燥12h。得到的产物即为CoS。

实施例1-5

制备CoS/Ti₃C₂复合材料：

将200mg提前制备好的Ti₃C₂ MXene在20mL EG中超声溶解2h，再将0.66mmolCoCl₂·6H₂O分散在15mL EG中，与前一溶液混合，搅拌30min，得到溶液A。将2.64mmol硫脲加入10mL EG中，搅拌30min，得到溶液B(CoCl₂·6H₂O与硫脲摩尔比为1：4)。在搅拌下缓慢将溶液A加入到溶液B中，并搅拌30min使其混合均匀。随后，将该均匀悬浮液转移至100mL聚四氟乙烯内衬高压釜(上海悦中科股份有限公司)，在180℃下反应12h，离心收集反应产物，用水和乙醇分别洗涤三次，放于60℃真空烘箱中干燥12h。得到的产物即CoS质量分数为30％的CoS/Ti₃C₂复合物。通过改变反应物加入的量，分别制备了不同质量分数(10％、20％、30％、40％、50％)的CoS/Ti₃C₂复合物，分别命名为10％-CoS-TC、20％-CoS-TC、30％-CoS-TC、40％-CoS-TC、50％-CoS-TC(实施例1-5)。

实验和数据

本发明提供的评估光催化活化PMS降解RhB性能的方法如下：

(1)光催化活化PMS活性评估实验

将5mg催化剂分散到50mL反应混合物([RhB]＝20mg L^-1)中并搅拌30分钟以建立吸附-解吸平衡。使用0.1M HCl或0.1M NaOH溶液将pH值调节至目标值。通过添加一定量的吩嗪硫酸甲酯PMS引发催化反应。光催化在100mL石英反应管中进行，搅拌速度为400rpm。利用300W的氙灯加上AM 1.5滤光片以模拟太阳光照射，以预定的时间间隔取样以检测有机物的浓度，并立即用过量的Na₂S₂O₃淬灭，通过聚醚砜膜(孔径0.22μm)过滤反应溶液。样品在4℃保存24h内通过高效液相色谱(HPLC，Agilent，1260-Infinity)分析有机污染物的浓度。

(2)循环稳定性实验

具体操作如下：在石英反应管中制备50mL浓度为20mg L^-1的罗丹明B溶液。然后向溶液中加入5mg CoS/Ti₃C₂MXene催化剂，暗吸附30min达到吸附平衡后加入100μL已经配置好的50g/L的PMS溶液，开灯使该反应在太阳光照射下进行。每1min取样，加入2mL硫代硫酸钠混合终止反应，然后将催化剂粉末离心(12000rpm，5min)。反应10min后，对光催化石英反应管内的液体进行抽滤操作，回收其中的CoS/Ti₃C₂ MXene粉末并干燥。干燥后的CoS/Ti₃C₂用于下一个循环实验，保持实验条件相同，共重复4次。

图1为对比例1和实施例1-5所制备的样品的XRD图谱，可以看到，在7.2°、17.6°、42.0°和60.8°处的典型峰分别为Ti₃C₂对应于(002)、(004)、(010)和(110)的晶面。显然，CoS/Ti₃C₂的(002)峰在溶剂热反应后偏移到6.1°。根据布拉格方程，Ti₃C₂ MXene的层间距从

增加到

表明CoS纳米颗粒已锚定在Ti₃C₂ MXene层上并形成了多层结构，在CoS/Ti₃C₂的XRD光谱中没有观察到CoS的特征峰，可能是由于催化剂复合材料中CoS的无定形结构。随着负载量的增加其XRD图谱并没有较大的变化。

图2为对比例1、对比例2和实施例1-5所制备样品的SEM图以及HRTEM图。图2A为商品化Ti₃AlC₂的扫描电子显微镜(SEM图)，可以看到，当层之间的铝原子在高频蚀刻后被去除时，二维单元的堆叠变得松散，Ti₃C₂ MXene呈现出手风琴状的形貌特点，这与XRD图案中(002)和(004)峰的强度降低一致。图2C的SEM图中可以观察到大量团聚的CoS纳米颗粒。图2E的TEM图也更清晰地表征了其形貌，而从复合材料的TEM图可以看到CoS纳米颗粒被锚定在Ti₃C₂ MXene的表面和内部。当CoS纳米颗粒与二维材料Ti₃C₂ MXene结合时，MXene表面的官能团能够吸附和分散Co²⁺离子。

图3为实施例1-5的HRTEM图以及EDS图谱。从图3A的HRTEM图可以看到，图中0.36nm和0.26nm的晶格条纹分别对应于CoS纳米粒子的(100)面和Ti₃C₂ MXene的(110)平面。从图3B的的EDS图谱可以看出检测到Ti、Al、Co、S、O、C六种元素，Co和S的原子比在1:1左右，对应CoS的化学计量比。同时其中检测到的O元素是由于Ti₃C₂ MXene表面被氧化。此外，没有发现其他元素的存在。进一步证明了Ti₃C₂ MXene表面存在CoS纳米颗粒，证实了CoS/Ti₃C₂MXene复合材料的成功制备。

图4为实施例1-5的XPS图谱。为了进一步研究CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料表面的元素组成以及其化学状态，我们对其进行了X射线光电子能谱分析。如图4A所示，CoS/Ti₃C₂复合材料的全谱谱图证明了Co、Ti、O、S和C元素的存在。图4B中可以观察到C-S-C、C-SO_x-C、S2p_1/2和S 2p_3/2的存。从图4C中Co 2p的高分辨率光谱可以观察到，结合能以780.4eV和796.9eV为中心的两个主要信号峰分别分配给Co 2p_3/2和Co 2p_1/2。XPS分析表明制备了CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料。

图5为实施例1-5不同硫化钴负载量样品光催化活化PMS降解RhB的性能图；对比例1、对比例2和实施例1-5制备的样品光催化活化PMS降解RhB的性能图；实施例1-5在不同PMS投加量下降解RhB的性能图；实施例1-5在不同pH下降解RhB的性能图。可以看到当CoS负载量为30％的时候，表现出最优配比。复合材料的性能相比硫化钴以及Ti₃C₂ MXene材料，得到了极大的提升。复合材料在较低的PMS投加量以及较广的pH范围内都可较为有效地去除RhB,这个特性拓宽了其实际应用的范围。

图6为实施例1-5在不同反应条件下降解RhB的性能图。可以发现该复合材料在单独的光照条件下对RhB几乎无降解效果；在没有光照的条件下，该复合材料对PMS本身也具有一定的活化作用，当光照和PMS同时存在时，活性得到进一步提升。

图7为实施例1-5中合成的催化剂在类光芬顿降解RhB中的4次循环稳定实验。CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料在四次循环之后仍然保持较高的活性，表明该催化剂性能较为稳定。

图8为对比例1、对比例2和实施例1-5的阻抗图谱和荧光图谱。从电化学阻抗的测试结果看来，负载了CoS样品之后，相比原始的Ti₃C₂ MXene，复合材料的EIS曲线的半径有所减小，表明电荷传递效率得到了提高。复合样品CoS/Ti3C2 MXene在光致发射光谱(PL)中显示出最低的荧光强度，表明其电子空穴分离越好，重组得到有效抑制。总的来说，复合材料的光催化性能相比于原始的Ti₃C₂ MXene有了一定的提升。

图9为实施例1-5制备的样品体系中加入不同淬灭剂对RhB降解的影响。与对照实验(无淬灭剂)相比，添加2,2,6,6-四甲基哌啶(TEMP)显著抑制RhB降解。因此，在PMS/CoS/MXene体系中产生了¹O₂。与对照实验相比，添加对苯醌(BQ)也对RhB降解产生一定的抑制作用，表明·O₂ ^-的存在。此外，TEMP的抑制作用明显强于BQ，这表明在PMS/CoS/MXene体系中起主要作用的是¹O₂。而添加叔丁醇(TBA)与MeOH作为淬灭剂的体系中，其对RhB的降解效率几乎无影响，说明在该体系中·OH和SO₄·^-几乎不起作用。

图10为实施例1-5制备的样品催化活化PMS降解RhB的电子顺磁共振(EPR)图谱。可以观察到在该体系中未见DMPO-SO₄·^-以及DMPO-·OH的特征EPR信号，而TEMP-¹O₂的特征EPR信号可以被明显观察到；C图中虽有DMPO-·O₂ ^-信号，但其强度较弱。EPR图谱与淬灭剂实验结果相符，进一步证明¹O₂对该光催化活化PMS体系中的RhB降解做出了重大贡献。

表1 30％-Co-TC与其他钴基催化剂活化PMS降解RhB的比较

表1为实施例1-5与其他钴基催化剂活化PMS降解RhB的比较。各催化剂皆在各自的最佳反应条件下进行反应(即最适RhB初始浓度、最佳催化剂投加量以及最佳PMS投加量)，得到反应动力学常数K_app，为便于进行对比，将K_app进行归一化，即单位RhB初始浓度、单位催化剂投加量以及单位PMS投加量下的K_app值，发现该复合材料的催化体系对比于其他钴基催化剂可以在较低PMS投加量以及较低催化剂投加量的条件下达到良好的RhB降解效果，其归一化降解动力学常数K_app(g^-2·L²·mM^-1·min^-1)在该系列催化剂体系中最高，达到了1687.5，说明该催化剂的降解效果最好。且不同于其他以·SO₄ ^-和·OH为主要活性物种的钴基催化剂体系，在该体系中其主要活性物质(ROS)为¹O₂，克服了天然水体中存在的一些无机阴离子和天然存在的有机化合物对自由基的限制作用。为钴基催化剂用于活化PMS产生¹O₂降解污染物的AOPs工艺的设计提供新思路。在表中通过与一些CoS与其他载体复合的催化剂以及其他的钴基催化剂与MXene(TC)基底复合的催化剂的对比，发现只有当CoS与MXene搭配后，其表现出最高的归一化降解动力学常数以及四次循环后仍旧达到约90％的降解效率，原因是在该材料中由于MXene促进了CoS纳米颗粒在层内的分散，且显著触发了Co(III)/Co(II)循环，从而提高了催化剂的稳定性及活性，使其表现出最高的归一化降解动力学常数以及四次循环后仍旧达到约90％的降解效率，由表1中的数据可见，CoS与MXene搭配后相对于CoS与其他载体搭配或者是其他Co催化剂与MXene搭配，本发明的组合产生了部分协同作用，取得了预料不到的技术效果。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种CoS/Ti₃C₂ MXene纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤包括：

(1)首先制备Ti₃C₂ MXene：称取一定量的Ti₃AlC₂粉末，冰浴下加入氢氟酸，之后转移至油浴锅在一定温度下刻蚀一定时间，将刻蚀后的样品离心洗涤至一定pH值，干燥，收集得到Ti₃C₂ MXene粉末；

(2)将一定量的Ti₃C₂ MXene粉末在乙二醇中超声溶解并插层，再将一定量的CoCl₂作为Co源分散在乙二醇中，再与分散有Ti₃C₂ MXene粉末的乙二醇溶液混合搅拌，得到溶液A；将一定量的硫脲作为S源加至乙二醇中搅拌溶解，得到溶液B；按照预定比例将A、B溶液混合并搅拌均匀；

(3)将步骤2得到的混合溶液放入水热釜中，反应一定时间后，待其冷却至室温，用水清洗，水洗若干次后干燥一定时间，得到所述CoS/Ti₃C₂ MXene纳米复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中Ti₃AlC₂粉末的量为1g，氢氟酸加入量为15mL，氢氟酸质量分数为40％，刻蚀温度为60℃，刻蚀时间为24h，油浴锅转速为800rpm，洗涤至上清液pH值为7，干燥方法为冷冻干燥法，冷冻干燥时间为24h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述Ti₃C₂ MXene粉末量为200mg，在15mL乙二醇中超声2h；所述CoCl₂选自CoCl₂·6H₂O，加入量为157.2mg，加入的乙二醇量为15mL，搅拌溶解时间为30min，所述溶液A为Ti₃C₂ MXene粉末、CoCl₂·6H₂O以及乙二醇的混合物，混合搅拌时间为30min；所述溶液B中，硫脲的加入量为200.97mg,加入的乙二醇量为10mL,搅拌溶解时间为30min，其中按照CoS的质量分数占所述CoS/Ti₃C₂ MXene纳米复合材料10-50％的比例来混合A、B溶液。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所用水热釜为100mL聚四氟乙烯内衬的水热釜，水热温度为180℃，水热时间为12h，得到的样品经多次水洗之后，在60℃真空烘箱内烘干，得到黑色粉末。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：CoCl₂·6H₂O与硫脲的摩尔比为1：4。

6.一种CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料，其特征在于：所述材料以Ti₃C₂ MXene作为基底，Ti₃C₂MXene形态为纳米薄片，硫化钴以纳米颗粒的形式均匀分散在Ti₃C₂ MXene薄片上，形成复合材料，所述材料根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到。

7.根据权利要求6所述的CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料在太阳光下活化PMS降解罗丹明RhB方面的应用，其特征在于：将一定量的CoS/Ti₃C₂ MXene复合材料分散到RhB反应混合物中并搅拌以建立吸附-解吸平衡，使用0.1M HCl或NaOH溶液将pH值调节至目标值，通过添加一定量的过氧单硫酸盐PMS在太阳光下引发催化反应。

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