[發(fā)明專利]一種微波引發(fā)聚合的磁性溫敏印跡材料的制備方法及其應用

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• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN111569949A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 逯子揚;李茂峰;徐陽銳;顏歡;劉馨琳;宋旼珊;周國生;朱曉蝶
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;B01J37/34;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30
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本發(fā)明屬于環(huán)境材料合成技術領域，具體涉及一種微波引發(fā)聚合的磁性溫敏印跡材料的制備方法，及其選擇性可控光催化降解環(huán)丙沙星的應用；具體步驟為：通過球磨?煅燒法合成磁性碳材料并對其進行表面改性，同時合成Ag?POPD并以其為功能單體，利用微波引發(fā)聚合的表面印跡技術，以N?異丙基丙烯酰胺為溫敏單體，制備了磁性溫敏印跡材料。將磁性碳材料、溫敏材料、有機半導體材料和表面印跡材料相結合，合成的磁性溫敏印跡材料具有良好的磁分離特性，較高的光催化活性，能夠從眾多物質(zhì)中選擇性去除環(huán)丙沙星殘留，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)光催化降解過程的可控調(diào)節(jié)，具有廣闊的前景和應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于環(huán)境材料合成技術領域，具體涉及一種微波引發(fā)聚合的磁性溫敏印跡材料的制備方法，及其選擇性可控光催化降解環(huán)丙沙星的應用。

背景技術

光催化技術作為一種綠色氧化技術，被廣泛應用于水污染治理領域。然而，隨著社會的發(fā)展，一些特殊水環(huán)境中存在的特定污染物亟需實現(xiàn)專一性去除，此外，若能實現(xiàn)對光催化降解過程的可控調(diào)節(jié)，將對光催化技術在水污染治理領域的功能化應用具有重要意義。為此，一方面，我們將表面印跡技術和光催化技術相結合，利用表面印跡技術的專一吸附性和光催化技術的高效降解活性，來實現(xiàn)水環(huán)境中特定目標污染物的選擇性高效去除。不僅如此，我們還將負載型有機半導體(如：銀負載聚鄰苯二胺(Ag-POPD))作為功能單體引入到表面印跡層中，以此來解決傳統(tǒng)印跡光催化材料由于表面印跡層覆蓋光催化活性位點導致其光催化活性降低的問題。另一方面，溫敏材料可以通過外界環(huán)境溫度的改變來改變其自身狀態(tài)，如：N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，其臨界溫度為32℃。當環(huán)境溫度高于32℃時，疏水作用起主導作用，PNIPAM轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s狀態(tài)；當環(huán)境溫度低于32℃時，親水作用起主導作用，PNIPAM轉(zhuǎn)變?yōu)榕蛎洜顟B(tài)。因此，將PNIPAM引入到表面印跡層中，可以通過改變環(huán)境溫度來實現(xiàn)選擇性光催化過程的可控調(diào)節(jié)。

此外，眾所周知，合適的載體對復合材料具有提高分離回收效率、增加結合位點、增大比表面積等作用。因此，如果可以將廢棄生物質(zhì)材料進一步轉(zhuǎn)化為載體材料不僅能夠體現(xiàn)以廢治廢的意義，還能夠降低生產(chǎn)成本，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α榇耍覀円杂衩仔竞丸F源為原料，通過球磨-煅燒法合成出具有良好磁分離特性、較大比表面積的磁性碳材料。

目前，將光催化技術應用于水污染治理的研究報道有很多，將表面印跡技術和光催化技術結合用于水污染治理的研究報道也有一些，將有機半導體作為功能單體引入到表面印跡層并以此來實現(xiàn)特定目標污染物的選擇性光催化去除也有個別報道，此外，將溫度敏感型材料應用到有機污染物的光催化去除也有部分報道，然而，將溫度敏感型材料、光催化材料和表面印跡材料相結合的研究卻并無報道；此外，利用球磨-煅燒法將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為磁性碳材料材料，并將其應用于光催化治理廢水領域的研究也并無報道。因此，制備出具有良好的磁分離特性，較高的光催化活性，能夠從眾多物質(zhì)中選擇性去除環(huán)丙沙星，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)光催化過程可控調(diào)節(jié)的磁性溫敏印跡材料具有廣闊的前景和應用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以球磨-煅燒法、表面印跡技術、微波引發(fā)聚合法等為合成手段，制備出一種具有良好磁分離特性、良好光催化活性、良好選擇性和光催化過程可控調(diào)節(jié)的磁性溫敏印跡材料。

本發(fā)明首先提供一種可控選擇性去除特定目標物的磁性溫敏印跡材料，所述的復合材料由磁性碳材料和表面溫敏印跡層復合而成；所述的磁性碳材料由玉米芯和鐵源轉(zhuǎn)化而成；所述的表面溫敏印跡層由Ag-POPD、PNIPAM和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯組合而成；磁性溫敏印跡材料具有良好的磁分離特性和穩(wěn)定性，其磁飽和強度為3.95emu/g；將0.1g該磁性溫敏印跡材料用于100mL 10mg/L的環(huán)丙沙星溶液的光催化降解，在25℃氙燈照射下，90min的降解率達到了73.25％；此外，對不同污染物的降解數(shù)據(jù)顯示：與磁性非印跡材料相比，該磁性溫敏印跡材料對環(huán)丙沙星還具有良好的選擇性光催化降解能力；不僅如此，在不同溫度下，與磁性普通印跡材料相比，該磁性溫敏印跡材料對同一污染物的降解率變化明顯，表明該磁性溫敏印跡材料可以通過調(diào)節(jié)環(huán)境溫度來實現(xiàn)光催化過程的可控調(diào)節(jié)。