[發明專利]一種靶向識別毒性藥效基團的基團印跡導電有機層復合光催化材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011514102.7
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112844399A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 鄧芳;彭俊龍;羅旭彪;羅勝聯
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B01J23/835
• 分類號: B01J23/835;B01J23/31;B01J23/22;B01J31/06
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

本發明公開了一種靶向識別毒性藥效基團的基團印跡導電有機層復合光催化材料的制備方法，方法步驟為：（1）采用假模板表面分子印跡技術，以與降解目標抗生素分子含有相同毒性藥效基團的分子為假模板分子，以苯胺、吡咯或者苯胺與吡咯的混合物為功能單體形成預組裝液；（2）加入可見光催化劑，在酸性介質中加入引發劑原位聚合，得到與毒性藥效基團相結合的導電聚合物膜/可見光催化劑復合材料；（3）采用索式提取法去除導電聚合物膜中的假模板分子，在光催化劑表面的導電基團印跡聚合物膜中留下大量能與假模板分子大小、形狀及官能團相匹配的三維空腔。本發明方法的突出優點是產率高、產物對毒性藥效基團的選擇性好、降解效率高。

技術領域

本發明涉及導電基團印跡層復合光催化材料技術領域，具體涉及一種使用假模板表面分子印跡技術制備靶向識別毒性藥效基團的導電基團印跡層復合光催化材料的方法。

背景技術

近年來，我國的抗生素產量和消費量都在不斷增加，已占全球的50%左右，成為抗生素生產和消費量最大的國家。抗生素被廣泛用于人類醫療、畜牧養殖等行業，在給人類社會帶來巨大便利的同時，也通過人類的日常生活、農業生產、畜禽養殖、制藥廢水排放等途徑進入水體環境。世界各地的多處河流、 湖泊中均檢測到多種抗生素的存在。我國地表水中含有多種抗生素，且濃度遠高于發達國家。進入水體后的抗生素仍然存在生物活性，哪怕只有痕量水平，都會給水環境質量、生態系統安全和人類健康帶來隱患，這是因為抗生素的一部分藥效基團具有毒性，即毒性藥效基團。毒性藥效基團通常缺電子、具有親電試劑的性質，在生理條件下同體內核酸、蛋白質或其它重要成分中的親核中心發生取代反應，使體內這些成分發生不可逆的損傷，甚至具有致癌、致畸和致突變效應。因此，如何去除水中的抗生素，特別是優先破壞抗生素的毒性藥效基團已成為一個亟待解決的問題。

目前，水體中抗生素的常見處理方法主要有吸附法、膜處理技術、電化學處理法、活性污泥法、氯化法、臭氧氧化法和Fenton法等高級氧化工藝。盡管這些方法對水體中抗生素的去除具有較好的效果，但這些方法仍然存在各自固有的缺點。吸附和膜處理技術實質是污染物的轉移，不能從根本上消除抗生素污染物，對環境依然有潛在危險；電化學處理過程中要求流速不能過高，且此技術的操作成本高；氯化法能達到較大的抗生素去除率，但反應不徹底，產生多種副產物，造成二次污染，為后續水處理加大了難度；臭氧氧化法具有設備投資大，能耗高，甚至產生毒性更強的副產物等缺點；常規活性污泥工藝具有處理量大、成本低等優點，但抗生素可抑制微生物活性，且反應速度慢、去除效率低；Fenton法在處理過程中，若pH控制不好，則容易生成大量的氫氧化物沉淀，并且其中的可溶性催化劑回收較難。

光催化氧化技術具有處理效率高、工藝設備簡單、操作條件易控制、無二次污染等其它水處理技術無法比擬的優點，是一項具有廣泛應用前景的新型水處理技術。然而光催化降解有機物的過程在原理上沒有選擇性，當污染物被催化劑表面吸附時，羥基自由基等活性物種不能選擇性優先破壞抗生素的毒性藥效基團。因此，提高光催化材料的選擇性是一項具有科學意義和實用價值的研究工作。分子印跡技術能夠制備具有特定選擇性的分子識別材料。該技術應用模板分子與功能單體相互作用形成多重作用點的主-客體復合物，通過聚合過程這種作用就會被記憶下來，然后洗脫掉模板分子，聚合物中形成與模板分子空間構型相匹配、具有多重作用位點的空穴，這些空穴對模板分子具有特異選擇性性。將分子印跡技術與光催化技術相結合，以目標污染物為模板分子制備的分子印跡型光催化材料既具有優良的光電性能，又對模板分子具有較高的選擇性，可在多種污染物共存的體系中實現對目標污染物分子的選擇性轉化和降解。盡管上述方法對目標污染物分子具有特異識別能力，但并不能選擇性地優先破壞有機污染物的毒性基團，導致降解產物可能仍然具有毒性。因此，如何設計對抗生素的毒性藥效基團具有較強的特異性結合和選擇性降解能力的新型分子印跡型光催化劑，仍是光催化凈水技術能否獲得突破而應用于實際抗生素廢水處理工程的關鍵所在。

發明內容