[發(fā)明專利]一種分子印記光催化材料及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110895750.X | 申請(qǐng)日： | 2021-08-05 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113578364B | 公開（公告）日： | 2023-08-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 丁杰;楊珊珊;邢德峰;張婧妍;孫漢鈞 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B01J27/24 | 分類號(hào)： | B01J27/24;B01J23/745;B01J21/06;B01J35/10;B01J37/03;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 分子 印記 光催化 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種分子印記光催化材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述分子印記光催化材料由二氧化鈦、氧化鐵和氮化碳組成。本發(fā)明通過(guò)將分子印跡二氧化鈦與氧化鐵和氮化碳復(fù)合，降低了二氧化鈦的禁帶寬度，使所制備的分子印跡催化材料在自然光下即可產(chǎn)生光生電子和空穴；同時(shí)本發(fā)明所制備的分子印跡催化材料為三元材料，利用三元材料的激子效應(yīng)，來(lái)提高光催化材料光生電子和空穴的分離度，提高光催化效率，從而提高光催化降解污染物性能，在復(fù)雜水體凈化等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種分子印記光催化材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人類對(duì)自身健康的重視，藥物和個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)被廣泛使用，這些化合物無(wú)法被動(dòng)物和人體完全吸收，經(jīng)常隨糞便及尿液排出體外，導(dǎo)致水體中存在多種微污染物，如抗生素、鎮(zhèn)定劑、類固醇和內(nèi)分泌干擾物等。其中抗生素的濫用是一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題，抗生素會(huì)產(chǎn)生耐藥菌，威脅生態(tài)系統(tǒng)和人體的健康。如何高效去除水體中的抗生素是近年來(lái)的科學(xué)熱點(diǎn)，目前，去除水體中抗生素的方法主要有生物法、化學(xué)氧化、物理吸附和高級(jí)氧化法。傳統(tǒng)的生物和物理、化學(xué)方法存在反應(yīng)條件苛刻、成本高，容易產(chǎn)生二次污染的缺點(diǎn)，高級(jí)氧化法目前仍然是去除水體中抗生素最有效的方法。
高級(jí)氧化法中的光催化技術(shù)能夠利用太陽(yáng)能這一可再生能源，通過(guò)光催化材料表面產(chǎn)生活性物質(zhì)高效降解污染物，目前光催化技術(shù)已成為應(yīng)對(duì)環(huán)境污染的廉價(jià)、環(huán)保、高效技術(shù)。光催化的實(shí)際應(yīng)用主要取決于光催化材料的性能，理想的光催化材料應(yīng)該具有低成本、無(wú)毒、原料豐富、效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、易分離可回收的特點(diǎn)。目前研究廣泛的光催化材料主要有金屬基半導(dǎo)體(TiO2、ZnO、CdS等)，硫化物，貴金屬基等離子體材料(Au、Ag)和金屬有機(jī)配合物等。這些光催化材料要么存在成本較高的問(wèn)題，要么存在量子效率低、太陽(yáng)能利用不足的缺陷，限制了其應(yīng)用。因此，需要尋找一種低成本、高活性的光活性材料，進(jìn)一步提高光催化去除不同污染物的能力。
二氧化鈦(TiO2)具有良好的光學(xué)活性，并且成本低廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠作為分子印跡基底實(shí)現(xiàn)光催化的選擇性，但其不能在太陽(yáng)光下產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致二氧化鈦只能在紫外光條件下對(duì)污染物進(jìn)行催化降解，而無(wú)法在可見光條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的催化降解，這限制了二氧化鈦在實(shí)際中的應(yīng)用。如何提高分子印跡二氧化鈦的活性，使其在可見光條件下很好的降解污染物，是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直渴望解決的一個(gè)技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分子印記光催化材料及其制備方法和應(yīng)用，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提高分子印記二氧化鈦的活性，使其在可見光條件下很好的降解污染物。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
本發(fā)明目的之一是提供一種分子印記光催化材料，由二氧化鈦、氧化鐵和氮化碳組成。
進(jìn)一步地，所述分子印記光催化材料中的二氧化鈦和氧化鐵的摩爾比為100：(1-2.5)。
本發(fā)明目的之二是提供上述分子印記光催化材料的制備方法，包括以下步驟：
將鈦酸正丁酯、印記分子和冰醋酸溶解在無(wú)水乙醇中，攪拌均勻得到TiO2溶膠；
將FeCl3·6H2O的無(wú)水乙醇溶液逐漸加入到蒸餾水中，水浴攪拌，得到Fe2O3溶膠；
將所述TiO2溶膠和所述Fe2O3溶膠混合均勻，經(jīng)陳化得到干凝膠；所述干凝膠經(jīng)磨細(xì)、焙燒得到TiO2/Fe2O3復(fù)合物；
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