[發明專利]一種異位反應Cr6+

有效

• 申請號: 202110954816.8
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113578384B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 逯子揚;周國生;于澤惠;宋旼珊;劉馨琳;徐陽銳;顏歡;王盼盼
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C02F1/30;C02F1/70;C02F1/72;C02F101/22;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于環境材料合成技術領域，具體涉及一種異位反應Crsupgt;6+/supgt;離子印跡光催化膜的制備方法及其應用；具體步驟：首先制備得到HTNW和IM?CdS材料，然后將氧化型光催化劑無機基膜材料HTNW和還原型離子印跡光催化劑IM?CdS加入到去離子水中，并在室溫下超聲處理；然后將均勻溶液倒在濾膜上真空抽濾，待水分抽干后加入聚乙烯醇溶液繼續抽濾；隨后將淺黃色膜從濾膜上剝離，并通過真空干燥即可得到IM?Cd/HT膜材料。本發明的材料可以優先選擇性還原Crsupgt;6+/supgt;并協同光催化氧化四環素，兩種反應之間互不干擾，使Crsupgt;6+/supgt;和四環素在材料上以異位方式反應。

技術領域

本發明屬于環境材料合成技術領域，具體涉及一種異位反應Cr⁶⁺離子印跡光催化膜的制備方法，及其在不同的反應位點優先選擇性還原Cr⁶⁺和協同催化降解四環素殘留的應用。

背景技術

在工農業發展過程中，水污染問題日益突出，重金屬離子和抗生素殘留是目前水環境中比較嚴重的兩種污染物。在眾多重金屬離子中，Cr⁶⁺毒性高，同時更容易被人體吸收，并隨著食物鏈的富集，會導致癌癥、基因缺陷等嚴重疾病，應該優先被去除。同時，四環素作為一種廣譜性的抗生素被廣泛使用，其殘留在水體中較難徹底去除，長期存在易導致抗性基因的產生。因此有必要優先去除Cr⁶⁺同時去除四環素殘留。

光催化技術作為一種綠色的高級氧化技術能夠實現對Cr⁶⁺和抗生素殘留的去除。產生的光生電子將高毒性的Cr⁶⁺還原成低毒性的Cr³⁺，活性自由基能降四環素殘留降解成二氧化碳，水和無機物。近年來，有研究發現在有機污染物和Cr⁶⁺共存的情況下，可以有效提高光催化劑對有機污染物和Cr⁶⁺的協同去除效果。但仍存在一些問題，如光催化劑去除Cr⁶⁺和四環素的光催化方式不普遍，可能存在其他金屬離子的干擾等。此外，從經濟效益和環境保護的角度來看，粉末光催化材料的回收與再利用也是亟待解決的問題。

光催化膜技術是膜分離技術和光催化技術相結合的技術，也常用于去除水中的Cr⁶⁺和四環素殘留。膜材料還可以解決粉體材料的分離回收、循環利用等問題。此外，膜分離技術一方面可以截留去除污染物，具有能耗低、效率高的優點。另一方面，結合光催化技術不僅可以實現膜的自清潔和再利用，還可以利用光產生的電子和空穴來去除污染物，具有綠色和穩定的優點。與有機聚合物膜相比，無機膜具有優良的剛性、親水性、化學穩定性和機械穩定性，可在更惡劣的條件下使用。有報道無機TiO₂納米線膜具有良好的穩定性，可以同時對污染物進行截留和光催化氧化。其中基底材料H₂Ti_nO_2n+1·xH₂O納米線(HTNW)長度為數十微米，含有大量羥基，易通過過濾方式成膜，具有良好親水性。更重要的是，由于其寬帶隙、低價帶，是一種典型的氧化型光催化劑，具有良好的氧化能力，可實現四環素的高效氧化降解。同時，為了有效地還原Cr⁶⁺，可以在HTNW體系中引入還原型光催化劑CdS。

異位反應可以同時實現還原型光催化劑對Cr⁶⁺的還原去除，以及氧化型光催化劑對四環素的氧化去除，從而分別達到兩種光催化劑最佳的還原和氧化性能。理論上，在同時去除Cr⁶⁺和四環素的過程中，光催化劑導帶中的強還原性電子可以還原高價態重金屬離子，價帶中的強氧化空穴可以氧化有機污染物。但在實際過程中，由于電子和空穴的非選擇性攻擊特性，很難有效地實現重金屬離子與有機污染物的同時作用。同時，溶液中Cr⁶⁺和四環素分布混亂，Cr⁶⁺很難僅存在于還原型光催化劑上，四環素也很難僅存在于氧化型光催化劑上。因此，倘若將Cr⁶⁺的還原反應被捕獲在CdS表面，四環素的降解反應僅限制于HTNW，能實現Cr⁶⁺與四環素的異位反應，并減少Cr⁶⁺與四環素之間的相互干擾。