[發明專利]八羧基酞菁鐵敏化二氧化鈦催化劑及其合成方法

在審

• 申請號: 201610040271.9
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105583009A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 尤會敏;趙彥英
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;C02F1/32;C02F101/38
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;侯蘭玉

技術領域

本發明涉及一種用于降解多種有機染料的可見光催化劑，特別涉及一種八羧基酞 菁鐵敏化二氧化鈦催化劑及其合成方法。

背景技術

光催化降解環境污染物具有反應條件溫和、無毒無害、不產生二次污染和處理費 用低廉等優點，能降解絕大多數有毒有害化學物質，是很有前途的環保方法。至今，已發現 有3000多種化合物在紫外線照射下可通過TiO₂等光催化材料迅速分解，并且反應條件溫 和，操作便利，不產生二次污染，特別是當水中污染物濃度較低或用其他方法難以處理時， 這種方法的優勢更為明顯。TiO₂的光催化活性可以通過對TiO₂進行修飾而得到提高，因此改 性后的TiO₂對污染物的降解能力會明顯提高。

對TiO₂改性從而提高光催化活性和污染物降解能力是當今研究的熱點。有機染料 是紡織等工業生產過程產生的廢水中釋放出的主要的污染物。由于染料潛在的毒性，對有 機染料的去除和降解成為大家感興趣的研究課題。研究開發了很多種解決辦法，在這些方 法中TiO₂等多種光催化劑的利用似乎是最有希望的技術。有研究認為，在光照條件下TiO₂表 面具有超親水性，TiO₂表面的超親水性起因于其表面結構的變化。在紫外光照射下，TiO₂價 帶電子被激發到導帶，電子和空穴向TiO₂表面遷移，在表面生產電子-空穴對，電子與Ti4+ 反應，空穴則與表面橋氧離子反應，分別形成正三價的鈦離子和氧空位。此時，空氣中的水 解離吸附在氧空位中，成為化學吸附水(表面羥基)，化學吸附水可進一步吸附空氣中的水 分，形成物理吸附層。TiO₂顆粒在液體介質中因表面帶有電荷就會吸附相反的電荷而形成 擴散雙電層，使顆粒有效直徑增加，當顆粒彼此接近時，因各具同性電荷而相斥，有利于分 散體系的穩定。選擇八羧基酞菁鐵為增感敏化劑，能有效和親水性的銳鈦礦TiO₂相結合，增 強它們之間的相互作用力。為復合催化劑的穩定性打下了基礎。同時由于酞菁能吸收可見 光的特點，此光催化劑克服了單獨的TiO₂只能吸收紫外光的缺點，增大了對光的利用范圍， 為光降解染料廢水提供了理論可能性的依據。

發明內容

本發明提供一種水溶性好、避免了金屬酞菁的團聚、將紫外光催化擴展到可見光 催化、可同時降解廢水中的五種染料的八羧基酞菁鐵敏化二氧化鈦催化劑。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種八羧基酞菁鐵敏化二氧化鈦催化劑，該催化劑是由八羧基酞菁鐵敏化二氧化 鈦得到，八羧基酞菁鐵與二氧化鈦的摩爾比為1:22-28。作為優選，該催化劑中二氧化鈦的 粒徑為50-80nm。本發明的催化劑的優點是：1.水溶性好；2.負載型催化劑避免了金屬酞菁 的團聚；3.將紫外光催化擴展到可見光催化；4.可同時降解廢水中的五種染料。

一種所述的八羧基酞菁鐵敏化二氧化鈦催化劑的合成方法，該方法包括如下步 驟：

a、配制1g/L二氧化鈦的水溶液，攪拌后超聲分散30-60min；

b、配制2～10×10^-3mol/dm³的八羧基酞菁鐵(FePc(COOH)₈)的A溶液，以FePc (COOH)₈的A溶液逐滴加入步驟a得到的二氧化鈦水溶液中，此過程持續攪拌；待滴加完成后 再繼續攪拌8～15h；A選自二甲基亞砜(DMSO)或二甲基甲酰胺(DMF)；得到的懸濁液中八羧 基酞菁鐵與二氧化鈦的摩爾比為1:22-28；

c、對步驟b得到的懸濁液進行離心分離，對所得固體清洗后干燥，得到催化劑。

作為優選，步驟c中，對所得固體分別用水、甲醇、丙酮清洗三次，最后對產物真空 烘箱60℃干燥。

作為優選，步驟b中，A為DMSO，二氧化鈦水溶液與FePc(COOH)₈的DMSO溶液的體積 比為25～35:1。

作為優選，該方法具體是：

a、取300mL1g/L二氧化鈦的水溶液磁力攪拌10min，然后再超聲30min；