[發(fā)明專利]一種克服水分子干擾的離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器的制備方法及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113731490A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 逯子揚(yáng);顏歡;陳慧;周國生;宋旼珊;劉馨琳;李冰;任葉煒
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J31/06;B01J35/00;C02F1/30;C02F101/38
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本發(fā)明屬于環(huán)境材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種克服水分子干擾的離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器的制備方法及其應(yīng)用。具體步驟：首先制備離子液體IL；然后將P25、IL和LEV依次加到去離子水中，攪拌后，再加入MBA和ABVN；隨后，將得到的反應(yīng)溶液放入微波反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)后離心收集產(chǎn)物經(jīng)洗滌，洗脫、真空干燥得到固體產(chǎn)物。本發(fā)明的材料以離子液體為功能單體，在水相介質(zhì)中與LEV能達(dá)到更好的鍵合作用，克服水分子極性溶劑的干擾，使得所制備的離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器具有相對于基體材料高的光催化活性提升倍數(shù)。同時(shí)，對比其他印跡光催化劑具有較高的選擇性，能高選擇性地吸附并降解鹽酸左氧氟沙星。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種克服水分子干擾的離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器的制備方法，及其選擇性吸附/降解鹽酸左氧氟沙星的應(yīng)用。

背景技術(shù)

鹽酸左氧氟沙星(LEV)是人類和動物常用的抗生素殺菌藥物，屬于第三代喹諾酮類藥物氧氟沙星，近年來已廣泛應(yīng)用于臨床。LEV殘留物進(jìn)入水環(huán)境會引起細(xì)菌抗藥性，污染水體。為消除LEV在水環(huán)境中的殘留，光催化技術(shù)、沉淀、混凝、吸附、生物降解等方法已經(jīng)被廣泛研究。這些技術(shù)適用于普遍去除污染物，但由于缺乏選擇性和對目標(biāo)分子的高親和力，這些技術(shù)對復(fù)雜系統(tǒng)中高毒性的特定污染物無效。因此為實(shí)現(xiàn)在水環(huán)境中選擇性吸附和降解鹽酸左氧氟沙星殘留,一種在光照下利用印跡腔對目標(biāo)分子進(jìn)行特異性吸附并降解的印跡光催化技術(shù)被引入。

合成傳統(tǒng)印跡光催化材料時(shí)，在合成過程中都需大量有機(jī)溶劑。由于印跡材料大多是在劇毒的有機(jī)溶劑(氯仿、乙腈、甲苯等)中合成和應(yīng)用的，制備出來的印跡材料在水相中吸附目標(biāo)污染物時(shí)，其特異性吸附能力會受到水分子的干擾，這主要是歸因于水分子的極性較大，當(dāng)溶劑極性較強(qiáng)時(shí)，溶劑分子間容易形成氫鍵，削弱了模板分子與功能單體之間的相互作用，同時(shí)劇毒的有機(jī)溶劑會對環(huán)境造成二次污染。實(shí)際環(huán)境中的大多污染物存在富水介質(zhì)中，因此如何能實(shí)現(xiàn)在水相介質(zhì)中制備印跡光催化材料更具有意義。

目前，在水相合成過程中，功能單體與模板分子之間形成有效的復(fù)合物是印跡聚合物制備成功的關(guān)鍵和難點(diǎn)。因此，開發(fā)新型功能單體是制備水相印跡材料的有效途徑。近幾年，離子液體(IL)作為一種環(huán)境友好材料在光催化領(lǐng)域引起了極大的關(guān)注。它具有極低的揮發(fā)性、高的離子導(dǎo)電性、良好的溶解性和可設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)等獨(dú)特性質(zhì)，可作為新型綠色功能單體的選擇。常見的功能單體大多不溶于水或者微溶于水，與其他功能單體不同，IL(咪唑類)是一種新型的綠色溶劑，其咪唑環(huán)可以實(shí)現(xiàn)與模板分子之間產(chǎn)生除氫鍵以外的偶極作用力、靜電作用或Π-Π鍵等多種穩(wěn)定的相互作用力，從而克服水分子氫鍵的干擾，實(shí)現(xiàn)分子印跡聚合物的制備和水介質(zhì)中目標(biāo)污染物的選擇性吸附。

因此，本發(fā)明在上述背景下進(jìn)一步研究，以IL為功能單體，利用印跡光催化技術(shù)在水相介質(zhì)中制備了離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器，用于選擇性吸附和降解鹽酸左氧氟沙星。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器，以IL為功能單體，以可見光激發(fā)的P25為半導(dǎo)體材料，利用印跡光催化技術(shù)在水相介質(zhì)中合成；將0.02g該離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器用于100mL 10mg/L的鹽酸左氧氟沙星溶液的光催化降解，在2h的可見光照射下降解率達(dá)到了50.69％，相比較P25的光催化活性提升了2.33倍。同時(shí)，對比其他印跡光催化材料，離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器具有較高的選擇性。離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器相對于P25和非印跡光催化劑的選擇性系數(shù)分別為2.69和2.26。據(jù)我們所知，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器在國內(nèi)外尚未見報(bào)道。

本發(fā)明提供一種離子液體基印跡光催化納米反應(yīng)器的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

步驟1：IL的合成：