[發(fā)明專利]一種負載型磺酸金屬酞菁光催化劑及其制備方法和應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210589284.3
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103008013A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 邢蓉;吳林
• 申請（專利權）人: 鹽城師范學院
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發(fā)明涉及光催化劑及其制備方法和應用，更具體的說是一種用于酚類和染料污染物降解的負載型磺酸金屬酞菁光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

金屬酞菁類化合物（MPcs）是一類具有18個電子的芳香共軛體系的大環(huán)化合物。它具有非常穩(wěn)定的熱、光物理和化學性能、生產成本較低、在可見光區(qū)有較強的吸收，作為光敏劑或光催化劑在環(huán)境污染物的降解中得到廣泛的應用。但一般酞菁化合物在水溶液中的溶解性較差，導致其催化降解有機污染物的催化活性較差；而含功能性基團的水溶性酞菁化合物雖然催化效率較高，但分離回收和重復利用比較困難。為了克服上述缺點，利用傳統的浸漬法或化學修飾法將酞菁分子負載到苯乙烯樹脂、碳材料、層狀粘土、Mg/Al水滑石、超籠Y型分子篩或硅基介孔材料上(?J.?Mol.?Catal.?A:?Chem.?269?(2007)?183.?Appl.?Catal.?B:?Environ.,?87（2009）,?146.?Environ.?Sci.?Technol.,??39?(2005)?651.?Chem.?Mater.,?19?(2007)?1452.?J.?Hazard.?Mater.?193?(2011)?209.)，既可以保持酞菁分子的催化性能的高效性，又能實現催化劑的回收和重復利用。但苯乙烯樹脂、層狀粘土、Mg/Al水滑石等存在比表面積較低和缺少高度有序的較大孔道，所以在有機污染物的吸附及較大分子功能團的負載等方面存在一定的局限性。分子篩的孔徑較?。讖絛?<?2?nm），不利于酞菁分子的負載及大分子反應物的吸附、擴散及遷移到催化活性中心。硅基介孔材料在酸或堿性介質中，其結構易塌陷。

水溶性磺酸金屬酞菁光催化劑具有較高的可見光光催化活性，但在均相催化反應體系中存在著酞菁分子易聚集而降低催化活性、難以分離回收和重復利用的缺點。胺基功能化有序介孔有機聚合物材料(J.?Mater.?Chem.,?19(2009)?4004-4011;?Chem.?Commun.,?2008,?6297-6299.)兼具有序介孔聚合物材料（高比表面、有序孔道、可調的結構、易修飾的芳香環(huán)、對有機分子親和性、相比較于硅基介孔材料更耐酸堿性等）和有機功能團胺基的二者優(yōu)點。將水溶性磺酸金屬酞菁與胺基功能化有序介孔有機聚合物材料在水溶液中通過離子間靜電的相互作用，將金屬酞菁分子鍵合到有機骨架上，利用其規(guī)整的介孔孔道使得金屬酞菁分子被限域于孔道中呈單分子分散狀態(tài)，從而避免因金屬酞菁分子聚集而導致的催化失活，且金屬酞菁分子可進一步被骨架中的苯環(huán)中π健穩(wěn)定，可望提高光催化活性達到敏化可見光快速降解酚類污染物的目的。此外，不同于一般疏水性的聚合物，由于親水性基團胺基的修飾，胺基功能化有序介孔有機聚合物材料在水溶液中有很好的浸濕性，能很好的分散在水溶液中，加上其聚合物骨架中的苯環(huán)、酚羥基與酚類污染物（如苯酚、氯苯酚等）間有著π–π、氫鍵相互作用的特性，可高效吸附酚類污染物于催化活性中心，提高反應速率。根據文獻報道（Environ.?Sci.??Technol.,?39?(2005):?651-657；J.?Photochem.?Photobiol.?A:?Chem.,?111?(1997):?65-74.），苯酚鹽比苯酚類更易于被氧化降解。胺基功能化介孔有機聚合物是本領域技術人員所剛剛所知的，現有技術對于如何制備得到負載型磺化金屬酞菁光催化劑也沒有給出任何技術啟示。

發(fā)明內容

發(fā)明要解決的技術問題

針對現有的硅基介孔材料載體不適合在堿性條件下催化降解有機污染物、其他載體的比表面積較低且無有序的孔道、碳材料載體呈化學惰性難以化學修飾等缺點，本發(fā)明提供了一種負載型磺化金屬酞菁光催化劑及其制備方法和應用，通過本發(fā)明制備方法得到負載型磺化金屬酞菁光催化劑的，能在可見光照射下活化水中的溶解氧或過氧化氫，從而有效催化降解水中有機污染物，使有機污染物得以有效去除。

技術方案

本發(fā)明的目的之一是提供一種負載磺化金屬酞菁光催化劑。其結構原理為：載體為胺基功能化FDU型有序介孔聚合物，介孔聚合物骨架中苯環(huán)、酚羥基與酚類化合物（如苯酚、硝基苯酚等）之間有著π-π、氫鍵作用，可高效吸附酚類化合物于催化活性中心，且骨架中的胺基功能團提供的堿性環(huán)境有利于光催化降解酚類污染物。