[發(fā)明專利]一種稀土金屬離子印跡負(fù)載型復(fù)合光催化劑的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310117745.1
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103212447A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆永勝;高旬;霍鵬偉;劉小林;吳迪;逯子揚
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;C02F1/30
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用溶膠-凝膠-光引發(fā)聚合印跡的方法制備一種稀土離子印跡負(fù)載型M-PMPD/TiO₂/HNTs（M:?稀土金屬離子，PMPD：聚間苯二胺，?HNTs:埃洛石納米管）埃洛石復(fù)合光催化劑，屬環(huán)境材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

做為一種有效的抗菌藥物，抗生素被廣泛用于人類、畜禽及水生生物的疾病防治，同時也被用作飼料添加劑來促進(jìn)畜禽生長。據(jù)推算，我國年產(chǎn)21萬噸抗生素，除去約3萬噸原料出口外，其余18萬噸在國內(nèi)使用(?包括醫(yī)療與農(nóng)業(yè)使用)?，人均消費138g，是美國人的10倍，濫用現(xiàn)象十分嚴(yán)重。絕大部分抗生素不能完全被機體吸收，約有90%的抗生素以原形或者代謝物形式經(jīng)由病人和畜禽的糞、尿排入環(huán)境。環(huán)境中的殘留抗生素會誘導(dǎo)產(chǎn)生耐藥性細(xì)菌，影響環(huán)境中的微生物，從而破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡，也會影響植物的生長發(fā)育，甚至影響到人類健康。所以合理處理生活廢水中的抗生素廢水是比較重要的一個環(huán)節(jié)。

近年來，TiO₂的光催化性能日益受到人們的重視，由于TiO₂具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗磨損性、低成本以及可直接利用太陽光等優(yōu)點，因而在光電轉(zhuǎn)換、光化學(xué)合成以及光催化氧化環(huán)境污染物等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，?由于TiO₂光催化劑帶隙較寬（3.2eV），只能被波長較短的紫外線激發(fā)，故使得太陽能的利用率很低；而且，由于光激發(fā)產(chǎn)生的電子與空穴的復(fù)合，導(dǎo)致光量子效率很低。為了彌補這兩個缺陷，人們對TiO₂進(jìn)行各種形式的改性研究。

摻雜金屬離子可改變TiO₂禁帶寬度和減少電子—空穴的復(fù)合，這有助于改善其對可見光的吸收,抑制光生載流子的復(fù)合,提高光催化反應(yīng)的量子產(chǎn)率,對降解有機污染物的效率有明顯的提高。

導(dǎo)電聚合物具有不同的結(jié)構(gòu)，特殊的摻雜機制，優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性，易于制備以及高導(dǎo)電性。利用導(dǎo)電聚合物修飾TiO₂，修飾后的TiO₂在可見光下的光催化活性有所提高，這是由于導(dǎo)電聚合物對可見光的吸收以及可作光生電荷分離的有效載體。

分子印跡技術(shù)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(lián)聚合及洗脫來制備具有特異結(jié)構(gòu)、對模板分子的親和吸附性和可識別性聚合物的技術(shù)。以此，我們引入了離子印跡技術(shù)，將選定的稀土金屬離子通過離子印跡技術(shù)將其固載在催化劑表面而不用洗脫，從而在催化劑表面形成一個循環(huán)體系，加速電荷轉(zhuǎn)移，使其達(dá)到協(xié)同或促進(jìn)光催化降解環(huán)境中的有機污染物的目的。

發(fā)明內(nèi)容

一種稀土金屬離子印跡負(fù)載型M-PMPD-TiO₂-埃洛石復(fù)合光催化劑的制備方法，是在埃洛石表面包覆二氧化鈦制得TiO₂-埃洛石負(fù)載型光催化劑，再利用離子印跡技術(shù)將稀土金屬離子固載在催化劑表面。

本發(fā)明所述的埃洛石是將埃洛石通過球磨機研磨后過100目篩，烘干得到的。

本發(fā)明所述的一種稀土金屬離子印跡負(fù)載型復(fù)合光催化劑的制備方法，按照下述步驟：

步驟A：將鈦酸四丁酯與無水乙醇混合并分散均勻，其中鈦酸四丁酯與無水乙醇體積比為1：4，記為混合液A；

步驟B：向上述體系中逐滴加入由濃鹽酸、蒸餾水和無水乙醇組成的混合液B,?混合液B與混合液A體積比是1:1.15，攪拌至溶膠狀，制得二氧化鈦溶膠，其中濃鹽酸：蒸餾水：無水乙醇的體積比為1:15:180，所述鹽酸濃度為36~38%；

步驟C：將5g通過研磨過篩后所得埃洛石加入步驟B制得的二氧化鈦溶膠中，攪拌至凝膠狀，室溫下陳化；

步驟D：在空氣氛圍中以200~600℃煅燒4h，自然冷卻至室溫。

本發(fā)明所述的利用離子印跡技術(shù)將稀土金屬離子固載在催化劑表面包括如下步驟：

步驟Ａ：將上述步驟制得的TiO₂-埃洛石負(fù)載型光催化劑加入到含有間苯二胺和稀土金屬硝酸鹽的蒸餾水溶液中，并用濃鹽酸調(diào)整溶液pH值為1~6，其中所述的TiO₂-埃洛石負(fù)載型光催化劑：蒸餾水：間苯二胺：稀土金屬硝酸鹽的比例為1g：40~100mL：0.025~0.3g：0.005~0.04g，其中所述濃鹽酸質(zhì)量濃度為36~38%；

步驟B：將步驟A的混合溶液攪拌均勻后，無光靜置24h；

步驟C：在紫外光條件下光照反應(yīng)0~60min后回收過濾固體顆粒，其中所述紫外光300W,λ<420nm；