[發(fā)明專利]硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610062344.4
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105664834A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 晏銘;賴萃;曾光明;李小明;陶林暄;張鵬;張海波;王菡;常慧敏;陳晨;楊光
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/06;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;黃麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料修飾和水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦 納米管陣列材料及其制備方法和在去除含有機污染物和/或重金屬污染物廢水中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

TiO₂光催化技術(shù)是目前備受矚目的去除環(huán)境污染物的新型方法。TiO₂受光照射后 產(chǎn)生電子-空穴對，電子有較強還原能力，空穴具有較強氧化能力。利用電子-空穴的協(xié)同作 用，同時去除環(huán)境中的有機污染物和還原重金屬，成為當(dāng)前催化和環(huán)保研究中的一個熱點。 但是由于TiO₂表面具有大量的羥基，因此對親脂類的持久性有機污染物的結(jié)合能力較弱。

TiO₂最常用的納米形態(tài)包括粉體、薄膜和與載體構(gòu)成復(fù)合材料。目前研究最多的 為粉體形態(tài)。但是粉體材料在工程中應(yīng)用時存在不易分散、易團聚、難回收利用和易造成二 次污染等問題，限制了其在環(huán)境污染物去除中的應(yīng)用。2001年Grimes小組第一次報道了制 備TiO₂納米管陣列的方法，該方法制備的納米管陣列由于易回收、制備方法簡便的特性大 大提高了TiO₂光催化劑在環(huán)境污染去除中的應(yīng)用。然而，仍然不能解決與親脂類有機污染 物的結(jié)合問題。因此，尋求一種可同時有效去除環(huán)境中的有機污染物和還原重金屬的催化 劑成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氧化還原能力強、可 同時去除有機污染物和重金屬污染物，且去除效果好的硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣 列材料及其制備方法和應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料，所述硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管 陣列材料主要由二氧化鈦納米管陣列、硅烷偶聯(lián)劑、有機溶劑和冰醋酸混合后反應(yīng)得到。

作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣 列材料的制備方法，包括以下步驟：將二氧化鈦納米管陣列、硅烷偶聯(lián)劑、有機溶劑和冰醋 酸混合，經(jīng)反應(yīng)后，得到硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料。

上述的硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料的制備方法中，優(yōu)選的，所述硅 烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量占所述硅烷偶聯(lián)劑與有機溶劑質(zhì)量之和的0.1%～20%。

上述的硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料的制備方法中，優(yōu)選的，所述有 機溶劑為甲苯。

上述的硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料的制備方法中，優(yōu)選的，所述反 應(yīng)的溫度為50℃～80℃，所述反應(yīng)的時間為0.5h～8h。

上述的硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料的制備方法中，優(yōu)選的，所述硅 烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-570。

作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供上述的硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣 列材料或上述的制備方法制得的硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米管陣列材料在處理含有機 污染物和/或重金屬污染物的廢水中的應(yīng)用。

上述的應(yīng)用中，優(yōu)選的，所述應(yīng)用包括以下步驟：將硅烷偶聯(lián)劑修飾二氧化鈦納米 管陣列材料加入含有機污染物和/或重金屬污染物的廢水中進行光催化反應(yīng)，完成對廢水 的處理。

上述的應(yīng)用中，優(yōu)選的，所述光催化反應(yīng)過程中的pH值為3～6。

硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團的有機硅化合物，其 經(jīng)典產(chǎn)物可用通式Y(jié)SiX₃表示。式中，Y為非水解基團，包括鏈烯基（主要為乙烯基），以及末 端帶有Cl、NH₂、SH、環(huán)氧、N₃、（甲基）丙烯酰氧基或異氰酸酯基等官能團烴基，也就是碳官能 基；X為可水解基團，包括Cl、OMe、OEt、OC₂H₄OCH₃、OSiMe₃或OAc等。由于這一特殊結(jié)構(gòu)，在其 分子中同時具有能和無機質(zhì)材料（如玻璃、硅砂、金屬等）化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團及與有機質(zhì) 材料（合成樹脂等）化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團，可以用于表面處理。