[發(fā)明專利]一種降解氯酚類污染物的催化劑、制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810050114.5
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108212217B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高士祥;錢力;邵帥
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J35/10;C02F1/72
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務(wù)所 32346
• 代理人: 蔣海軍

本發(fā)明公開了一種降解氯酚類污染物的催化劑、制備方法和應(yīng)用，屬于環(huán)境功能材料和催化領(lǐng)域。該催化劑由以下步驟制備：首先使氨基化還原氧化石墨烯與3，5?二溴水楊醛在乙醇體系中反應(yīng)合成3，5?二溴水楊醛席夫堿；再將一水合乙酸銅與3，5?二溴水楊醛席夫堿在乙醇體系中反應(yīng)合成席夫堿?銅配合物。所述催化劑能活化過硫酸鉀降解水溶液中的氯酚類污染物，去除氯酚類污染物的步驟為：a)分別將催化劑和過硫酸鉀采用去離子水配制成溶液；b)將催化劑溶液、過硫酸鉀溶液和含有氯酚類污染物的水溶液混合加入去離子水中進(jìn)行反應(yīng)，在避光、振蕩條件下反應(yīng)。本發(fā)明制備方法簡單，實現(xiàn)了催化劑在低耗能、低污染、溫和條件下進(jìn)行過硫酸鉀的活化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境功能材料和催化領(lǐng)域，涉及一種新型納米材料固載的非均相催化劑的制備方法及其應(yīng)用，具體涉及一種常溫常壓下水相中活化過硫酸鹽降解氯酚類物質(zhì)的石墨烯固載的席夫堿-銅配合物催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

過渡金屬絡(luò)合物作為均相催化劑已經(jīng)得到廣泛的研究，但是這些配合物在實際應(yīng)用過程中存在難以回收和金屬離子污染等問題。

席夫堿(Schiff base)，主要是指含有亞胺或甲亞胺特性基團(tuán)(－RC＝N－)的一類有機(jī)化合物，通常席夫堿是由胺和活性羰基或醛基縮合而成。席夫堿目前在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，包括生物活性領(lǐng)域，用于抗腫瘤、抗病毒；在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用包括鑒別、鑒定金屬離子和定量分析金屬離子的含量；在功能材料領(lǐng)域，席夫堿可用于制備合成液晶材料；在腐蝕領(lǐng)域，某些芳香族的席夫堿經(jīng)常作為銅的緩蝕劑；在醫(yī)藥領(lǐng)域，席夫堿起著抑菌、殺菌的作用；在催化領(lǐng)域，席夫堿的銅、鈷和鎳配合物已經(jīng)作為催化劑使用。

近年來，人們對于席夫堿金屬配合物作為催化劑降解各種目標(biāo)污染物做了很多研究。Meng等研究了一系列席夫堿金屬配合物催化降解苯醌的能力，其中配合金屬包括Cu、Fe、Co、Mn等；Zhu等研究了Cu配合物催化降解DMP的效果；Mihara H.等研究了Ga/Yb配合物對異氰化物的降解；Parida K.等研究了Pt配合物催化降解硝基苯。以上研究均展現(xiàn)了席夫堿金屬配合物良好的催化能力，是一種優(yōu)秀的廣譜催化劑。然而均相席夫堿金屬配合物作為催化劑的催化降解反應(yīng)的反應(yīng)條件大多局限于在有機(jī)相中進(jìn)行，且需要一定的外在加熱或加壓，而且會造成一定的金屬離子二次污染，這成了席夫堿金屬配合物催化劑進(jìn)一步推廣應(yīng)用的局限所在。

石墨烯是一種良好的納米催化劑載體。功能化的石墨烯可以通過反應(yīng)與醛或酮生成席夫堿及金屬配合物，且席夫堿金屬配合物已被證實在高級氧化過程中具有良好的催化能力，因此，研究石墨烯為載體的席夫堿-金屬配合物對有機(jī)污染物的降解很有意義。

中國專利申請?zhí)朇N201310416149.3，公開日為2013.12.18的申請案公開了一種氧化石墨烯負(fù)載席夫堿鈀催化劑及制備方法和應(yīng)用，該申請案中的制備方法為：采用酰胺化的氧化石墨烯加入到含醛基化合物或酮基化合物的乙醇溶液中，超聲振蕩、攪拌反應(yīng)，將產(chǎn)物冷卻后分離，經(jīng)冷凍干燥得到氧化石墨烯負(fù)載席夫堿，再將氧化石墨烯負(fù)載席夫堿加入到鈀鹽的乙醇溶液中反應(yīng)，最終得到氧化石墨烯負(fù)載席夫堿鈀催化劑。然而該催化劑需要在以DMF作為反應(yīng)溶劑，在溫度為85℃條件下進(jìn)行催化反應(yīng)，并沒有克服現(xiàn)有技術(shù)中席夫堿負(fù)載金屬催化劑催化反應(yīng)條件的局限性。中國專利號CN201510343950.9，授權(quán)公告日為2017.11.03的申請案公開了一種錳席夫堿-氧化石墨烯復(fù)合物及其制備方法，該申請案的方法將氨基化的氧化石墨烯與水楊醛反應(yīng)，得到表面接枝席夫堿的氧化石墨烯，再將表面接枝席夫堿的氧化石墨烯與四水合醋酸錳反應(yīng)，最終得到一種錳席夫堿-氧化石墨烯復(fù)合物。該產(chǎn)物不僅具有協(xié)同催化氰酸酯的固化的作用，同時可有效提高樹脂的耐熱性。

過硫酸鹽(PS)作為一種常見的氧化劑，主要是在高級氧化過程中產(chǎn)生硫酸根自由基來達(dá)到降解污染物的目的。然而過硫酸鹽在自然條件下對污染物的降解能力微乎其微，因此需要外界手段來活化PS。常見的活化方式有：金屬離子活化法、紫外活化法、加熱活化法和碳材料活化法。然而，已有的活化方法或多或少存在其缺陷之處，例如二次污染、能量消耗大、反應(yīng)條件苛刻等。