[發明專利]一種具有光響應開關、自指示性的光催化體系及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910388040.0
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110075930B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 陳超;趙玉婷
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J31/26;C08L23/06;C08L25/06;C08L77/02;C08L23/12;C08L29/04;C08L71/02;C08L3/02;C08L1/28;C08K9/02;C08K3/22;C08K3/02;C08K3/16
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種具有光響應開關、自指示性的光催化體系及制備方法和應用，尤其是光催化體系在塑料可控自指示降解領域的普適性的應用。本發明涉及利用光催化劑、光生電子?空穴消耗劑及光生電子?空穴消耗劑絡合物組合光催化體系，利用光生電子?空穴消耗劑與光生電子?空穴消耗劑絡合物反應前后顏色變化，構建具光響應開關、自指示性的光催化體系。在光照初期，光催化體系具一定顏色，不具有光催化活性，光照一定時間后，光催化體系顏色發生變化，具有高效光催化活性。該光催化體系可作為填料添加到塑料中，為塑料提供可控自指示降解性。使塑料在使用期具高穩定性，在廢棄期具高降解效率。并利用光催化體系顏色變化向消費者指示塑料廢棄期的開始。

技術領域

本發明屬于光催化技術領域，涉及一種具有光響應開關、自指示性的光催化體系及制備方法和在塑料降解領域的應用，尤其涉及光催化體系在控制塑料穩定期、降解期、降解效率以及通過顏色變化展示塑料降解期開始方面的應用。

背景技術

我國每年產生的不可分解的塑料垃圾達五千萬噸，給環境帶來極大負擔。生物降解塑料可以減少塑料污染，然而生物降解塑料由于脆弱性、低機械性能、低抗熱性能、低氣體阻隔性能而尚未廣泛推廣使用。傳統塑料由于具有很好的機械性、熱穩定性、化學生物惰性、低廉的價格而占有巨大的市場份額。然而由于傳統塑料的穩定性，塑料垃圾對土壤生態系統和水體生態系統帶來巨大危害，在塑料垃圾處理過程中，填埋技術需要幾百上千年的時間來降解傳統塑料，焚燒技術產生的氣體給環境帶來二次危害。如何發展傳統塑料降解技術，在確保塑料使用期機械性能、熱穩定性能等不變的基礎上，提高廢棄期塑料的降解效率，對環境保護、可持續發展以及現有塑料產業均具有重要意義。

根據使用需求，理想的塑料降解技術應該保證塑料在使用期內具有很好的穩定性，在廢棄期具有很快的降解速率，短時間內徹底礦化，而目前在傳統塑料降解技術領域尚沒有技術同時滿足以上要求。

在傳統塑料降解領域，相應技術可以分為兩類：一類是微生物降解，利用土壤、水體、堆肥中的微生物降解塑料，然而微生物降解傳統塑料異常緩慢。另一類是非生物降解傳統塑料，將助氧劑等填料添加到塑料中，在光、熱等協助下加速塑料的降解。非生物降解傳統塑料技術又分為光助氧劑氧化，熱助氧劑氧化和光催化降解，然而非生物降解如達到塑料完全降解需要很長的加熱或光照時間。由于微生物降解和非生物降解塑料各有優缺點，目前更加可行的研究方案是采用非生物預降解-生物降解塑料。Chiellini, E.和Portillo, F.（Chiellini, E.; Corti, A.; D’Antone, S. Oxo-biodegradable fullcarbon backbone polymers e biodegradation behaviour of thermally oxidizedpolyethylene in an aqueous medium. Polymer Degradation and Stability 2007,92, 1378-1383. Portillo, F.; Yashchuk, O.; Hermida, E. Evaluation of the rateof abiotic and biotic degradation of oxodegradable polyethylene. PolymerTesting 2016, 53, 58-69.）的研究表明，使用光助氧劑氧化和熱助氧劑氧化預降解技術的塑料在后續的生物處理中，由于光助氧劑及熱助氧劑的活性不高，導致塑料氧化不完全，導致后續生物降解礦化率低，礦化速度受限。

光催化預降解技術由于具有高活性，近期受到廣泛關注。然而光催化劑在塑料降解領域的應用遇到以下兩個瓶頸問題: 一， 由于光催化劑的高效性，導致塑料無穩定期，無法實現對塑料穩定期的調控(CN101181678B，)；二，塑料在儲存、運輸、銷售及使用過程中，由于環境因素不同，塑料自身的降解程度不同，沒有指示體系為使用者提供塑料是否適宜使用的信息。

發明內容

本發明針對現有光催化技術存在的缺陷，提出一種具有光響應開光、自指示性的光催化體系、制備方法、及其在塑料降解領域的應用。