[發明專利]具有良好光透過性的磁性印跡復合光催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 201310113117.6
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN103223352A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 逯子揚;閆永勝;霍鵬偉;潘建明;羅瑩瑩;李繼琴;馬中飛
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;C02F1/30;C02F1/58
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明結合了溶膠-凝膠法，表面分子印跡技術和微波加熱聚合等方法，來制備既具有良好光透過性又具有高選擇性的磁性表面印跡復合光催化劑，屬環境材料制備技術領域。

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背景技術

鹽酸恩諾沙星（ENRH）是上市的第一個動物專用的氟喹諾酮類抗生素藥物，具有較強的殺菌能力和廣譜抑菌的特點。但是其抗藥性及其副作用也同時對生態環境及人體健康造成了巨大危害，研究表明，一部分鹽酸恩諾沙星會隨著排泄物進入到土壤環境中，引起微生物耐藥性的增加，對土壤微生物的物質轉化活性如呼吸作用，土壤各種酶活性等產生影響；此外，部分鹽酸恩諾沙星以原形及代謝產物方式累積于動物的組織、器官及其產品中，造成動物性食品中的藥物殘留累積，其毒副作用會直接危害人類健康，更為嚴重的是殘留較低濃度的藥物容易誘導人類致病菌產生耐藥性，從而不利于該類藥物對人類疾病的治療。所以合理處理生活、生產中的鹽酸恩諾沙星醫藥廢水是比較重要的一個環節。

目前，TiO₂作為最有前景的光催化材料之一，具有無毒廉價，極好的導電性，較高的化學和熱穩定性等性質，已被廣泛應用于水環境中有機廢水的處理，它可以吸收太陽光來產生光生電子和光致空穴，從而產生一系列氧化還原反應來降解有機污染物。出于節約成本，提高回收利用率的目的，該發明以磁性Fe₃O₄為載體，引入SiO₂惰性層，再利用溶膠-凝膠法包覆TiO₂，從而既提高該光催化劑在可見光下的光催化活性，亦提高了該光催化劑的回收利用率，使之真正的達到了既經濟又實用的目的。

此外，針對普通光催化劑不能在多種目標污染物中選擇性降解單一目標物的缺點，我們引入了表面分子印跡技術及微波加熱聚合法，一方面，表面分子印跡技術是利用模板分子與單體之間的共價或非共價作用，通過交聯聚合及洗脫來制備具有三維特異結構、對模板分子具有專一識別性的聚合物的技術；另一方面，相比于熱引發聚合及光引發聚合而言，微波加熱聚合法具有其獨特的優勢，例如：聚合速度快，反應溫和，產物形貌均一等。但在二氧化鈦光催化劑表面包覆表面分子印跡聚合物會在一定程度上覆蓋光催化活性位點，降低了光催化活性，而具有良好光透過率（可見光下可達92%）的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的引入，使得表面印跡層具有很好的光透過性，從而解決了這一問題。

以此，我們不但以磁性Fe₃O₄為載體，引入了SiO₂惰性層和TiO₂半導體層，還利用表面分子印跡技術及微波加熱聚合的方法對TiO₂表面進行了印跡修飾，并且在印跡層中引入了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），所制備的光催化劑不僅具有高光催化活性，高回收利用率，而且還能夠在多種高濃度污染物中選擇性降解低殘留的鹽酸恩諾沙星。

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發明內容

本發明以溶膠-凝膠法，表面分子印跡技術和微波加熱聚合等方法為制備手段，制備出一種具有良好光透過性的磁性表面印跡復合光催化劑。其優點在于構建一個既具有高光催化活性又具有高選擇性的光催化劑體系。

本發明采用的技術方案是：一種具有良好光透過性的磁性印跡復合光催化劑的制備方法，按照下述步驟進行：

（1）磁性Fe₃O₄納米球的制備：首先，將六水合三氯化鐵，醋酸鈉和乙二醇按照比例加入到燒杯中，磁力攪拌至混合物分散均勻后，將黃色的溶液轉移到高壓反應釜中，?200℃反應8小時，之后將高壓反應釜去除，冷卻至室溫，得到的黑色磁性顆粒用無水乙醇淋洗5次，利用磁鐵回收黑色磁性顆粒，30℃真空干燥，即得到磁性Fe₃O₄納米球；

（2）SiO₂Fe₃O₄的制備：將正硅酸乙酯和無水乙醇按比例加入到三口燒瓶中，封閉攪拌15分鐘，再向其中逐滴滴加蒸餾水、濃氨水和無水乙醇組成的混合液，滴加完畢后快速攪拌30分鐘，通氮氣，再將上述制得的磁性Fe₃O₄納米球；繼續攪拌6個小時，得到的黑色產物分別用無水乙醇和蒸餾水淋洗5次，利用磁鐵回收黑色產物，30℃真空干燥，即得到SiO₂Fe₃O₄；