[發明專利]一種磁性復合光催化劑

在審

• 申請號: 201410057690.4
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN103752348A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 周彥波;張汝壯;顧曉晨;趙泫然;劉嘉南;王正陸;沈歆恬;魯軍
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本發明涉及到光催化劑，具體屬于一種易分散、易回收、易再生的磁性復合光催化劑。

背景技術

?光催化技術既能徹底礦化有機污染物又能降解低濃度的有機污染物，在污水處理中已經得到普遍應用。其中，TiO₂作為一種穩定高效的催化劑具有化學惰性高、氧化能力強、成本效益高以及對光腐蝕和化學腐蝕的抵抗性強等優點，在光催化領域得到了廣泛的發展以及應用。TiO₂需要分散到污水中發揮光催化作用，盡管催化效率很高，但是TiO₂的分離成為限制其在污水處理應用中的一個巨大障礙。為了解決TiO₂分離問題，應運而生的一種方法就是將TiO₂和磁性材料結合，以便于在磁場中將其分離出來。因此，本發明以Fe₃O₄為磁核，包裹一層TiO₂，既能達到催化劑回收的目的，又能重復發揮TiO₂的光催化作用。盡管TiO₂包裹Fe₃O₄復合催化劑具有較多優點，但是其在水中的分散性受到限制。

?近年來，由于環糊精具有“內部疏水、外部親水”的特性，很多研究人員致力于環糊精在光催化降解有機污染物方面的研究，但是其應用同樣面臨分離回收困難、經濟效益差等問題。因此，本發明將環糊精接枝到TiO₂包裹的磁性微球表面，環糊精既能夠通過其“外部親水”的特性增大磁性微球在水中的分散性，同時利用其疏水空腔捕捉有機污染物，又能實現低濃度有機污染物的富集。?

?根據文獻檢索結果，環糊精接枝到載體表面的方法很多，主要包括物理法和化學法。物理法作用力太弱，難以實現環糊精的有效接枝，而部分化學法的反應條件苛刻。離子交換法作為物理法和化學法的結合，是一種溫和的作用方式，利用離子交換劑功能基中的陽離子或陰離子與溶液中同性離子在比較溫和的反應條件下進行可逆交換的原理，實現離子交換劑與溶液中離子的結合，且作用力較強。因此，本發明首先將具有離子交換作用的硅烷偶聯劑摻雜在納米Fe₃O₄表面的TiO₂層中，然后在溫和的條件下將離子型環糊精衍生物結合在其表面，實現環糊精在磁性微球表面的穩固接枝。

?通過環糊精接枝技術既發揮了環糊精的增溶作用又實現了環糊精對低濃度有機污染物的富集，但是當把環糊精置于紫外光氣氛中時，少量環糊精會被降解，所以復合催化劑使用一段時間后需進行環糊精的二次接枝。鑒于此，可以充分利用復合催化劑表面硅烷偶聯劑的離子交換作用，將環糊精衍生物二次接枝到復合催化劑表面，實現復合催化劑的功能再生。

發明內容

?本發明提供了一種易分散、易回收、易再生的磁性納米復合光催化劑，是納米Fe₃O₄、TiO₂、具有陰離子交換作用的硅烷偶聯劑和陰離子型環糊精衍生物的復合體。該催化劑以納米Fe₃O₄為磁核，包裹了一層TiO₂，同時摻雜了含有陰離子交換功能的硅烷偶聯劑，最后陰離子型環糊精通過離子交換作用接枝到催化劑表面。該復合催化劑表面還可以利用離子交換作用二次接枝陰離子型環糊精衍生物。