[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有吸附-催化降解染料功能的聚苯胺/硫化銅復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110096389.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112916043B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建華;方璐;甘信宏;孟冠華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J31/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J31/06;B01J31/28;B01J35/00;B01J37/03;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 安徽知問(wèn)律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 平靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有吸附?催化降解染料功能的聚苯胺/硫化銅復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于催化降解技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合光催化劑的制備方法為：苯胺和鹽酸溶液經(jīng)超聲均勻混合后，邊攪拌邊滴加過(guò)硫酸銨溶液，以生成聚苯胺，然后在生成的聚苯胺上利用原位沉淀法負(fù)載納米光催化劑硫化銅。該方法獲得的聚苯胺/硫化銅復(fù)合光催化劑苯胺與硫化銅的摩爾比為0.5～2：1，苯胺與過(guò)硫酸銨的摩爾比為0.9：1，苯胺與鹽酸的摩爾比為0.72：1；本發(fā)明在聚苯胺上原位沉淀負(fù)載納米光催化劑硫化銅，方法簡(jiǎn)單，便于操作，所制得的聚苯胺/硫化銅復(fù)合光催化劑，應(yīng)用于陰離子染料廢水的吸附和陽(yáng)離子染料廢水的光降解去除具有顯著效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化降解技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種具有吸附-催化降解染料功能的聚苯胺/硫化銅復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

染料被定義為是一種天然或合成的化學(xué)物質(zhì)，它被廣泛應(yīng)用于紙張、皮革、藥物、化妝品、塑料和紡織等行業(yè)中。據(jù)估計(jì)，每年生產(chǎn)的染料數(shù)量超過(guò)10000噸，其中占染料總生產(chǎn)量1％的染料會(huì)被排入水體中，導(dǎo)致自然水體環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。這些染料廢水具有致癌性，會(huì)威脅到人類(lèi)和動(dòng)物的生命。因此，染料廢水的處理受到了廣大環(huán)境領(lǐng)域?qū)W者們的關(guān)注。

目前，常見(jiàn)的處理染料廢水的方法有：(1)物理法，利用過(guò)濾、吸附、截留等原理將染料分子在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的條件下被轉(zhuǎn)移到其他地方，例如膜過(guò)濾、吸附法、膜分離法等；(2)生物法，在細(xì)菌、真菌等微生物的作用下降解水中的染料分子，將染料分子無(wú)害化、綠色化的處理，例如白腐菌脫色法、細(xì)菌輔助生物降解法、藻類(lèi)輔助生物降解法等；(3)化學(xué)法，讓水體中的染料分子與額外投加的化學(xué)藥劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到去除染料的目的，或是在光、輻射等其他附加條件下，使染料分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)等發(fā)生化學(xué)變化而被降解，包括高級(jí)氧化法(AOPs)、電化學(xué)氧化法、電-芬頓法、光催化法等。由于物理法只能將染料從液相水體中轉(zhuǎn)移到固相中，無(wú)法從根本上去除染料分子；而生物法去除水體中染料分子效果不穩(wěn)定且對(duì)反應(yīng)條件要求較高；化學(xué)法可以高效地去除水體中的染料分子，但也會(huì)面臨制作成本過(guò)高、化學(xué)試劑難以回收再利用的問(wèn)題。而采用物理吸附法將染料分子富集起來(lái)，再用化學(xué)法中的光催化法降解染料廢水，對(duì)實(shí)際應(yīng)用中染料廢水的處理具有一定的意義。因此，研發(fā)制備出一種對(duì)陰離子染料具有很好的吸附效果且對(duì)陽(yáng)離子染料具有一定降解效果的催化劑材料，對(duì)于染料廢水處理技術(shù)在創(chuàng)新和實(shí)際應(yīng)用方面具有一定意義。

現(xiàn)有研究表明，由于聚苯胺自身的結(jié)構(gòu)特性，分子可以附著在聚苯胺分子上(物理吸附能力)；酸摻雜形成的聚苯胺還具有亞胺基團(tuán)，可以吸附極性有機(jī)分子(離子吸附能力)；它還可以與其他材料形成復(fù)合物(共價(jià)吸附能力)。這些可為制備聚苯胺/硫化銅復(fù)合光催化劑及其應(yīng)用于染料廢水的降解提供技術(shù)支撐。

經(jīng)檢索，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮镃N202010806979.7公開(kāi)了一種石墨烯/g-C₃N₄/聚苯胺的制備方法，其將聚苯胺/g-C₃N₄二元復(fù)合物、單層氧化石墨烯和抗壞血酸在去離子水中混合，并對(duì)其進(jìn)行水熱處理，制得三元復(fù)合可見(jiàn)光催化劑。

專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮镃N202010390114.7公開(kāi)了一種二氧化錫/聚苯胺納米線(xiàn)復(fù)合光催化劑的制備方法，先單獨(dú)制得聚苯胺納米線(xiàn)，再將其與二氧化錫前驅(qū)體溶液混合，置于紫外燈下輻照制備而成。

專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201810143007.7公開(kāi)了一種包含聚苯胺的氣敏材料的制備方法，采用一步水熱合成法制備了易制備、后處理簡(jiǎn)單、易于分離提純的聚苯胺/氧化鐵復(fù)合催化劑，對(duì)氨氣具有優(yōu)異的檢測(cè)性能。

專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮镃N202010297553.3公開(kāi)了一種羧甲基殼聚糖摻雜的聚苯胺-MnFe₂O₄尖晶石催化劑的制備方法及應(yīng)用，該發(fā)明以羧甲基殼聚糖摻雜的聚苯胺為載體，原位負(fù)載MnFe₂O₄尖晶石，可有效降解模擬廢水中的甲基橙且具有良好的穩(wěn)定性。