[發明專利]一種雙功能多模板分子印跡型光電陽極材料及制備和應用

有效

• 申請號: 201611120286.2
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106587282B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 何丹農;童琴;代衛國;嚴良;高小迪;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

本發明涉及一種雙功能多模板分子印跡型光電陽極材料及制備和應用，在磁力攪拌下，將一定量的TiCl₄滴加至(NH₄)₂TiF₆溶液中并混合均勻，再按照一定比例向其中滴加PCBs模板分子形成的溶液，充分混合后得到前驅體溶液；將前驅體溶液轉移至聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中，再將預處理后的載體浸入溶液中，于180℃反應12h；待反應完全，將所得到的電極浸泡在乙醇中20分鐘后于高溫下煅燒，除去模板分子，即可得到帶有目標分子印跡位點的TiO₂納米片光電陽極材料。有效解決了多污染共存的情況下難以對特定的幾種乃至一類化合物都能快速識別和同步降解的難題。

技術領域

本發明涉及一種對目標污染物具有特異選擇性識別及快速降解能力的水污染控制材料及其制備方法，具體是一種雙功能多模板分子印跡型光電陽極材料及制備和應用。

背景技術

多氯聯苯（PCBs）是聯苯的氯取代物，有209種同類物，具有高毒、難降解、強脂溶和生物累積等特性，因此不僅被聯合國環境規劃署列入第一批持久性有機污染物，也被世界野生動物基金會（WWF）列為67種（類）環境激素中的一種，其在環境中的污染已不容忽視，亟待解決。

關于PCBs的降解方法的有很多，主要分為物理法、化學法和微生物法。國內對PCBs的處理在工業實踐上主要采用封存填埋、高溫焚燒等較為傳統的方法，國外近年來采用等離子場法、熔融鹽氧化法、太陽能降解法等。其中，等離子場法是相比較焚燒技術可以達到更高的排放標準，而且該技術處理產生的清潔燃料氣可以作為二次能源繼續利用。超臨界水氧化技術可以有效處理PCBs污染廢水，即在高溫高壓下，利用超臨界狀態水的可溶性成分破壞PCBs有毒廢物，有效提高去除率，但是該技術對設備要求較高，而且產生的鹽可能會造成系統堵塞。生物降解法被認為是最有潛力的PCBs處理方法，雖然對含低濃度PCBs的廢物和廢水降解效果明顯，但是降解的速度非常緩慢。PCBs處理方法的研究紛繁復雜，但各種方法都有其局限性，主要是成本高、降解速率慢、多污染物干擾造成PCBs吸附容量低，從而影響降解效率等，真正應用于實踐的并不多，因此，找到快捷高效、經濟適用、操作簡單的PCBs處理方法是目前需要解決的問題。

近年來，將光催化技術應用于污水的高級氧化，已開發出光催化、光催化-臭氧聯用、光催化-過氧化氫聯用等高級氧化技術。其中TiO₂光電催化技術處理是一種電化學輔助的光催化反應技術，通過施加外部偏壓減少光生電子和空穴的復合，促進光生載流子的分離，增加空穴或HO?的數量，對光催化反應有很到的促進協助效果。可是現有很多光電催化材料雖然能有效地用于降解去除水污染物，但是對污染物的去除沒有選擇性，從而造成催化效率無法得到大幅度提高。在實際污染水體中，有機污染物種類繁多、污染物毒性差別比較大，而且污染物的存在濃度也存在很大差異，一般無毒或低毒性有機污染物的存在濃度往往較高，而高毒性有機污染物的存在濃度一般比較低，因此，在利用納米TiO₂光電材料處理實際污染體系時，高濃度的無毒或低毒性有機物會與低濃度高毒性有機污染物在光催化劑表面產生競爭吸附，造成目標污染物因競爭吸附不占優勢而得不到有效降解。倘若催化劑對無毒害或低毒的物質不優先吸收降解，而對目標污染物有特殊的識別性能，且在多污染共存的體系中，可以優先選擇去除目標污染物，將會大大提高污染物的去除效率，縮短反應時間，這在實際水處理中的應用具有重大意義。

分子印跡技術是一種聚合物技術，具有預定性、識別性和實用性的特點，若將分子印跡技術與光電催化技術相結合，構建一種新型的分子印跡型復合材料，可以有效改善光電催化的選擇性氧化的能力，提高印跡聚合物的吸附容量，提高吸附容量，實現低濃度、高毒性、難降解有機污染物的安全、高效選擇性降解。