[發明專利]一種磁性復合光催化劑Ppy@CdS/ZnFe2O4及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201710368168.1
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107029786A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 朱志;于洋;唐旭;高乃玲;逯子揚;霍鵬偉;閆永勝;李春香
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C02F1/30;C02F101/38
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技術領域

本發明屬于環境材料制備技術領域，具體涉及一種功能化磁性復合光催化劑 Ppy@CdS/ZnFe₂O₄復合光催化劑的制備方法及用途。

背景技術

四環素是一類常用于鄰床上各種病菌的抑制和滅殺的抗生素，由于四環素類抗生素的大量使用使其在環境中普遍存在，從而導致了細菌的耐藥性，另一方面，四環素的殘留會對環境產生較大影響，其可存在于土壤、地表水、地下水等，對人體產生較大傷害，因此，有效的去除四環素顯得尤為重要。近年來，許多專家學者利用很多方法解決上述問題，但這些方法效率較低，又易造成二次污染，人們通過研究發現一種新技術-光催化技術，它是一種理性的綠色技術，可以將有機物降解為對環境無害的二氧化碳、水等無機物。

CdS是一種典型的鎘系半導體納米光催化材料，因其獨特的晶體結構表現出良好的光催化活性，成為了國內外眾多學者的研究熱點(H.McDaniel,M.Shim,Size and growth rate dependent structural diversification of Fe₃O₄/CdS anisotropic nanocrystal heterostructures,Nano, 2009(3):434-440)。CdS作為一種N型半導體納米材料，其禁帶寬度為2.4eV左右，對可見光有良好的吸收效果，而且CdS半導體的吸收光譜與太陽光的光譜很相似，能夠直接利用太陽光催化降解有機污染物，是一種具有良好應用前景的光催化劑(L.Ge,J.Liu,Efficient visible light-induced photocatalytic degradation of methyl orange by quantum dots sensitized CdS-Bi₂WO₆,Appl.Catal.B-Environ.,2011(105):289-297)。2011年Ge等[制備了CdS量子點敏化BiWO₆光催化劑，并研究其對甲基橙和苯酚的光催化降解效果。2013年，Li等(G.S.Li,L. Wu,F.Li,P.P.Xu,D.Q.Zhang,H.X.Li,Photoelectrocatalytic degradation of organic pollutants via a CdS quantum dots enhanced TiO₂nanotube array electrode under visible light irradiation, Nanoscale,2013(5):2118-2125)。通過陰極離子交換與沉積(CEDIE)的方法制備了CdS敏化的TiO₂納米管，該催化劑表現出單一催化劑不能比擬的催化活性。因此，當其與其他半導復合時，可能會表現出更好的催化活性及穩定。ZnFe₂O₄作為一種磁性半導體材料受到科研工作者的廣泛關注(J.T.Feng,L.C.Li.In-depth study on adsorption and photocatalytic performance of novel reduced graphene oxide-ZnFe₂O₄-polyaniline composites.Journal of Alloys and Compounds,681(2016)157-166)，當其與CdS復合形成異質結時，可有效抑制電子-空穴對的復合，在較短的時間內使大量的光生載流子迅速參與氧化還原反應進而增強光催化活性，又良好的磁性，使光催化劑更合理的回收利用，體現出可持續、低能耗、低污染的綠色化學理念。

但普通CdS/ZnFe₂O₄光催化劑具有不能在多種目標污染物中選擇性降解單一等目標物的缺點，同時，降解時間長也成為光催化劑降解污染物的一個障礙。而本發明利用分子印跡技術，利用模板分子與單體之間的共價或非共價作用，通過交聯聚合及洗脫來制備具有特異結構、對模板分子的親和吸附性和可識別性聚合物的技術，實現選擇性去除某一種或某幾種污染物。因此，我們將分子印跡聚合物修飾在CdS/ZnFe₂O₄光催化劑表面，從實現了對高濃度污染物中選擇性降解的目的。

發明內容