[發明專利]一種選擇性光電催化氧化去除阿特拉津的方法

在審

• 申請號: 201710516704.8
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107200383A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 史慧杰;王英玲;黃雪融;趙國華
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/467;C02F1/72
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明涉及光電催化技術領域，尤其是涉及具有高選擇性光電催化氧化性能的分子印跡型介孔二氧化鈦電極MI-meso-TiO₂的制備方法及其在環境污染物的高選擇性深度去除領域的應用。

背景技術

光催化技術因反應條件溫和，氧化能力強已被廣泛用于環境污水的處理，但是光催化過程中半導體光生電子空穴對易重新復合，這一問題降低了光催化氧化效率，因此必須增加光生電子-空穴的俘獲或提高表面電荷遷移速率，抑制電子-空穴的復合，使光生電子和空穴得到有效利用，提高催化效率。

光電催化技術，以具有優異光催化性能的材料作為光電極，并施加偏壓促進光電電子和空穴的分離，從而大大提高光催化技術的催化效率，非常適用于水體中污染物的氧化去除，尤其適合于水體中低濃度污染物的深度去除。

但光電催化技術在實際水體中的應用受到限制，原因是該技術本身對底物不具有選擇性，幾乎能氧化降解吸附在催化劑表面的任何有機污染物。實際水體中，污染物的種類繁雜，毒性各異，濃度不同，一般低毒或無毒的污染物在水體中的濃度相較于高毒性污染物要高。因此，由于濃度的差異，這些污染物會在催化劑表面產生競爭反應。很明顯，高濃度的污染物更容易吸附在催化劑表面被優先去除掉，而真正需要去除的高毒性的污染物卻不能被及時降解。基于此，我們必須解決光電催化技術的選擇性問題。

中國專利CN101050000A公開了一種去除水中阿特拉津的方法,采用介質阻擋放電方法對含阿特拉津水進行處理,將水體中的阿特拉津降解；即將需處理的水放入高壓電極和接地電極之間,在水面和高壓電極之間另有介質,將由高頻電源輸出的電流通入高壓電極,進行介質阻擋放電,對水進行處理；其中放電的電流由高頻電源產生,放電電壓峰值為8000～12000V,放電電流峰值為20～50MA,產生的電流頻率為2.5KHZ～30KHZ；介質阻擋放電的介質與水面的距離不超過20MM。該專利使用的是介質阻擋放電法實現水體中阿特拉津的去除，通過調節器調節輸入高頻電源的電壓和功率，功率和電壓越高，阿特拉津的降解效果越好。相比較而言，若想取得較好的去除效果，該方法耗能明顯。此外，該方法產生的活性物質無選擇性地與水體中的污染物發生反應，不能實現選擇性去除阿特拉津，限制了其在復雜實際水體中特定污染物去除領域中的應用。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種融合分子印跡技術和光電催化氧化技術的一種選擇性光電催化氧化去除阿特拉津的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種選擇性光電催化氧化去除阿特拉津的方法，以溶劑蒸發誘導自組裝并結合分子印跡的方法制備得到的分子印跡介孔二氧化鈦電極為工作電極，以鉑片電極為對電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，高壓氙燈為激發光源，保持工作電極與對電極的間距為1-3cm，在施加偏壓(0.6-1.4V)的條件下，對電解池內含有支持電解質的水溶液中的阿特拉津進行光電催化氧化去除。所述的電解池利用恒溫水浴裝置使反應體系溫度保持在25-30℃，光強密度130-170mW/cm²。

所述的分子印跡介孔二氧化鈦電極采用以下方法制備得到：

(1)將切割好的鈦板先后用180^#、320^#、600^#、金相砂紙打磨，直至表面光滑，無劃痕，用蒸餾水將打磨好的鈦板洗凈，之后依次用蒸餾水、乙醇、丙酮超聲清洗至表面清潔，最后將洗凈的鈦板放入100℃10wt％草酸溶液，保持20～30min，取出并用蒸餾水沖洗干凈，氮氣吹干備用；

(2)將P123和阿特拉津溶解在乙醇中，室溫攪拌0.5～1h，保證P123和阿特拉津充分作用，向其中滴加入37wt％的鹽酸和鈦酸四丁酯，室溫攪拌1.5～3h得到溶膠溶液；

(3)將配制好的溶膠溶液通過浸漬提拉的方式負載在處理好的鈦板上，然后將制備好的電極在室溫條件下放置12～24h；

(4)將制備好的光電催化電極在管式爐中采用程序升溫的方式進行熱處理，獲得分子印跡介孔二氧化鈦電極。

步驟(2)中P123和阿特拉津的摩爾比為1：1.4～1：1.6，鹽酸和鈦酸四丁酯的摩爾比為1：1.7～1：2。

步驟(3)中浸漬提拉時控制上升速度為2000-3000μm/s，下降速度為2000-3000μm/s，電極在溶液中的停留時間為5～10min。

步驟(4)中熱處理通過0.5～3℃/min的升溫速率升至450～550℃熱處理1～3h。