[發(fā)明專利]一種新型光催化敏化劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110147449.7
• 申請(qǐng)日: 2011-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN102302949A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛娟琴;毛維博;畢強(qiáng);李國平;郭瑩娟;洪濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;C08B37/08
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 劉國智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型光催化敏化劑的制備方法。

背景技術(shù)

在應(yīng)用太陽能進(jìn)行光催化氧化技術(shù)中，主要的光化學(xué)降解類型為：光氧化、光水解、光還原、分子重排、光異構(gòu)化、光親核取代、光環(huán)化等，因?yàn)樵陔y降解有機(jī)物處理過程總有著廣泛的應(yīng)用前景所以備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。目前已有的光敏化劑主要有：丙酮、二苯甲酮、核黃素、過氧化氫、亞甲基藍(lán)、乙酰苯、TiO2、蒽醌、魚藤酮和一些芳香胺類。但是光敏化劑直接應(yīng)用存在著難分離、傳質(zhì)速率慢、無法重復(fù)利用等缺點(diǎn)，所以在具體應(yīng)用過程中主要采用的方法是將敏化劑固定在載體上，有以下顯著的有點(diǎn)：(1)光敏化劑不溶于某一溶劑從而不能有效的產(chǎn)生單線態(tài)氧時(shí)，固定化的光敏化劑卻可以在這中溶劑中使用，擴(kuò)大了溶劑的使用范圍；(2)固定光敏劑比未固定的光敏劑更能抵抗光漂白的作用；(3)反應(yīng)完成后可以通過過濾很容易將光敏化劑除去，重復(fù)使用速率不變或者有些許降低。

目前主要是將敏化劑固定在無機(jī)載體上，這些載體主要有：硅膠、X和Y型沸石及活性炭，將敏化劑固定在有機(jī)載體上的研究不多，樹酯具有透明，強(qiáng)韌，低溫安定性佳、耐熱性能好、交換容量大、及結(jié)合穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者將光敏化劑固定在殼聚糖上的研究未見成功報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種光催化敏化劑的制備方法，采用均相接枝的方法制備將改性四氨基鈷酞菁接枝到殼聚糖樹酯上，穩(wěn)定性好，反應(yīng)原料易得，反應(yīng)過程受控。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種光催化敏化劑，名稱為殼聚糖接枝丁二烯酸酰胺基鈷酞菁，結(jié)構(gòu)式為：

一種制備光催化敏化劑的方法，包括以下步驟，

第一步，以8.0～8.5g?4～硝基鄰苯二甲酸酐和1.2～1.5g六水合氯化鈷，0.05～0.08g鉬酸銨為溶質(zhì)，以8～12g加熱融化后的尿素為溶劑，在160℃進(jìn)行模板反應(yīng)得到四硝基鈷酞菁；

第二步，以5.0～6.0g九水硫化鈉在25～35mL質(zhì)量濃度為70％～99.5％的二甲基甲酰胺溶液中還原所述四硝基鈷酞菁制得四氨基鈷酞菁；

第三步，將0.5～1.0g第二步中制得的四氨基鈷酞菁加入到100～150mL質(zhì)量濃度為70％～99.5％的二甲基甲酰胺溶液中充分溶解，將1.0～1.8g順丁烯二酸酐溶于另外的15～20mL質(zhì)量濃度為70％～99.5％的二甲基甲酰胺溶液中，然后將兩份溶液混合反應(yīng)，保持反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為12h，將反應(yīng)物傾入500mL蒸餾水中，調(diào)節(jié)體系pH至2，用離心機(jī)分離出絮狀沉淀，將分離出的物質(zhì)置于真空干燥箱中干燥12h，研磨，用水充分洗滌，得到丁二烯酸酰胺基鈷酞菁；

第四步，以0.06～0.10g過硫酸鉀和0.06～0.10g硫代硫酸鈉作為引發(fā)劑，將1.5～2.5g殼聚糖溶解在100mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的乙酸溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下與第三步中的丁二烯酸酰胺基鈷酞菁發(fā)生接枝反應(yīng)，反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間為3h；

第五步，將第四步中的反應(yīng)產(chǎn)物調(diào)節(jié)pH至9～10，加入反應(yīng)產(chǎn)物3倍體積的丙酮使沉淀完全抽濾，用乙醇洗滌產(chǎn)物，并用丙酮作溶劑提取8h，除去均聚物在真空干燥箱中干燥8h得到終產(chǎn)物。

所述六水合氯化鈷在加入尿素之前，先進(jìn)行研磨，反應(yīng)效果更佳。

所述調(diào)節(jié)體系pH至2具體是加入5～10mL濃度為0.1mol/L鹽酸溶液來實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)pH至9～10具體是加入5～10mL濃度為0.1mol/L的氫氧化鈉溶液來實(shí)現(xiàn)的。

其中，用離心機(jī)分離出絮狀沉淀后，將分離的物質(zhì)溶于50mL濃度為0.1mol/L氫氧化鈉溶液中過濾，將濾液再次調(diào)節(jié)pH至2，再次用離心機(jī)分離，將本過程重復(fù)兩次后再進(jìn)行干燥，效果更好。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于

(1)首次將丁二烯酸酰胺基鈷酞菁材料通過接枝反應(yīng)固定到殼聚糖上制備了新型有機(jī)光催化材料。

(2)該材料能在反應(yīng)過程中分離容易，能反復(fù)利用。

(3)該新型催化材料在波長(zhǎng)為600～700nm的可見光范圍內(nèi)有明顯的吸收峰，對(duì)可見光敏感可以作為一種可見光激發(fā)的敏化催化劑。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例一

一種光催化敏化劑的制備方法，包括以下步驟，