[發(fā)明專利]一種利用可見光催化降解有機(jī)污染物的樹脂催化劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810053348.1
• 申請(qǐng)日: 2008-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN101590429A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高冠道;張萌;張愛勇;任玉輝;尹玉玲;朱瑩佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/18
• 分類號(hào): B01J31/18;B01J31/06;C02F1/30;C02F1/72
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光催化劑及其制備方法，更具體地說是一種可利用可見光催化降解有機(jī)污染物的樹脂催化劑及其制備方法。

技術(shù)背景

近年來利用羥基自由基(·OH)降解和礦化有機(jī)廢水的深度氧化技術(shù)(AOTs)已受到廣大環(huán)境工作者的共同關(guān)注。但在過去的二十年中，大量的注意力集中在使用紫外光照射有機(jī)污染物的光催化降解上，然而使用紫外光存在一些局限，如耗電量大，價(jià)格昂貴等，而且太陽光中只有約4％的紫外光。因而嘗試采用價(jià)格便宜、成本低廉的可見光來處理環(huán)境污染物或直接利用太陽光來處理廢水，對(duì)環(huán)保和節(jié)能都具有極其重要的意義。

以利用太陽能為主的多相光催化氧化技術(shù)，對(duì)有機(jī)物的氧化幾乎無選擇性，并能使之較為完全地礦化，而且節(jié)約能源，十分符合我國在環(huán)境治理中高效率低消耗的要求，是一種非常有發(fā)展前景的環(huán)境治理技術(shù)。磺酸鐵酞菁(FePcS)作為仿生化合物(類似細(xì)胞色素P-450酶)，結(jié)構(gòu)類似金屬卟啉，卟啉和酞菁作為仿生光催化劑吸收可見光處理水環(huán)境中的污染物近年來備受關(guān)注。相對(duì)于均相催化反應(yīng)，將酞菁負(fù)載在樹脂上，可以提高酞菁的抗氧化能力，而且方便回收，減少了催化劑的流失。此類文獻(xiàn)有近年來發(fā)表在Science，Chem.Rev.；J.Am.Chem.Soc.；Science；Angew?Chem?Int?Ed上的相關(guān)文章：(1)Alexander?M，Science，1981，211，132-134；(2)Meunier?B.Chem?Rev，1992，92(6)：1411-1456；(2)SorokinA，Meunier?B.J?Am?Chem?Soc，1993，115(16)：7293-7299；(3)Sorokin?A，Seris?J?L，MeunierB.Science，1995，268(5214)：1163-1166；(4)Tao?X，Ma?W，Zhang?T，Zhao?J.Angew?ChemInt?Ed，2001，113，3013

南京大學(xué)已經(jīng)于2006年12月11日申請(qǐng)了《一種負(fù)載金屬酞菁光催化劑及其制備方法》專利(申請(qǐng)?zhí)?00610098315.X)，其主要步驟為：a)采用懸浮聚合法，以二乙烯基苯為單體制備得球狀聚二乙烯基苯樹脂；b)將步驟a所得聚二乙烯基苯樹脂在催化劑作用下進(jìn)行氯甲基化反應(yīng)，得到氯甲基化聚二乙烯基苯樹脂；c)將金屬酞菁通過共價(jià)鍵結(jié)合的方式負(fù)載到步驟b所得的氯甲基化聚二乙烯基苯樹脂上，得到氯甲基化聚二乙烯基苯樹脂負(fù)載金屬酞菁光催化劑。將所制備的固相光催化劑用于可見光催化降解水中氯酚類物質(zhì)。上述制備的固相催化劑是以聚二乙烯苯為載體，所述酞菁為不帶任何取代基的非水溶性金屬酞菁，并且通過共價(jià)鍵結(jié)合的方式負(fù)載到載體上，這種固相催化劑的優(yōu)點(diǎn)是透光性好，易于從反應(yīng)體系中分離，操作簡便，可循環(huán)使用。

文獻(xiàn)檢索表明，已有的文獻(xiàn)中還未有氯甲基化聚苯乙烯二乙烯苯樹脂直接通過共價(jià)鍵結(jié)合的方式負(fù)載磺酸鐵酞菁方法的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)載磺酸鐵酞菁樹脂光催化劑，能在可見光照射下活化水中的過氧化氫，從而有效催化降解染料及其中間體廢水中有機(jī)污染物，使染料廢水能夠達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明的另一個(gè)目的還在于提供一種負(fù)載磺酸鐵酞菁光催化劑的制備方法。

2.技術(shù)方案

一種負(fù)載磺酸鐵酞菁樹脂光催化劑，由載體及其負(fù)載的磺酸鐵酞菁組成。其特征在于：所述載體為含氯甲基的聚苯乙烯二乙烯苯樹脂，磺酸鐵酞菁在催化劑中的質(zhì)量百分比為0.6％-4.5％。

本發(fā)明所述的一種固載磺酸鐵酞菁光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

A)在三口燒瓶中，加入1％的明膠水溶液及由苯乙烯、二乙烯苯、過氧化苯甲酰和液蠟混合組成的油相。調(diào)節(jié)攪拌速度至合適的粒度，升溫至80℃反應(yīng)12h。然后冷卻2h，過濾，用熱水洗滌聚合物。再用丙酮抽提8h，最后在溫度60℃、真空度1333pa下真空干燥2h，即得白球。其中，苯乙烯∶二乙烯苯∶過氧化苯甲?！靡合?質(zhì)量比)＝1∶0.05～0.2∶0.01～0.02∶0.5～0.8。

B)在三口燒瓶中，加入一定量的白球，用氯甲醚進(jìn)行溶脹，然后分批加入催化劑氯化鋅，攪拌，在溫度為30～50℃下反應(yīng)12h。冷卻后，過濾，用丙酮抽提8h，然后在60℃、真空度1333pa下真空干燥2h，得到氯甲基化大孔聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物(氯球)。其中，白球∶氯甲醚∶氯化鋅(質(zhì)量比)＝1∶4～8∶0.2～0.6。