[发明专利]一种离子印迹负载型复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用溶胶-凝胶-光引发聚合印迹的方法制备离子印迹负载型Feⁿ⁺@P-OPD/TiO₂/漂珠复合光催化剂的方法，属环境材料制备技术领域。

背景技术

环丙沙星属于氟喹诺酮类药物，具有较强的抗菌能力和广谱杀菌的特点而广泛应用于水产业。但是其抗药性及其副作用也同时严重影响人们的生活，长时间的低含量的积累容易产生抗药性；研究表明环丙沙星具有严重的肝肾毒性，直接威胁到人们的生命健康。所以合理处理生活废水中的抗生素医药废水是比较重要的一个环节。目前，光催化技术已广泛应用研究于环境中的废水处理的技术。人们对半导体及复合半导体进行改性来处理环境污染取得很好的效果，特别是对二氧化钛的改性都在很大程度上提高了其催化活性，解决了仅局限于紫外光区的光降解活性，使其在可见光(太阳光)下能够有效的处理生活中的废水、废气等污染物。

铁离子的掺杂能有效的提高复合催化剂的光催化活性，由于铁离子的引入形成了类芬顿反应，达到了协同光催化降解的效果。目前，研究发现Fe²⁺/Fe³⁺的共同参与，反应中Fe³⁺得到体系中复合半导体激发后产生的光电子转变为Fe²⁺，而Fe²⁺又在体系中通过特定反应转化为Fe³⁺。Fe²⁺/Fe³⁺的存在构成了一个循环体系，因而加速了光生电子的转移，提高了电子和空穴对的分离效率，促进了体系的光催化降解能力。

分子印迹技术是利用模板分子与单体之间的共价或非共价作用，通过交联聚合及洗脱来制备具有特异结构、对模板分子的亲和吸附性和可识别性聚合物的技术。以此，我们引入了离子印迹技术，将选定的特效铁离子通过分子印迹技术(离子印迹技术)将其固载在催化剂表面而不用洗脱，从而在催化剂表面形成一个循环体系，加速电荷转移，使其达到协同或促进光催化降解环境中的有机污染物的目的。

发明内容

本发明以离子印迹技术为制备手段，制备出一种离子印迹负载型的复合光催化剂。其优点在于在体系中构建一个循环过程，实现光生电子与空穴对的有效分离；能够有效的利用光源达到有效降解环境中环丙沙星抗生素废水的目的。

本发明采用的技术方案是：

(1)TiO₂/漂珠负载型光催化剂的制备：将漂珠，通过蒸馏水漂洗，稀盐酸表面处理后用蒸馏水淋洗，然后400℃下于马弗炉中焙烧4h处理得到活化的漂珠，将钛酸四丁酯与乙醇按体积比为1∶4～7混合并将溶液匀速搅拌30分钟，再逐滴滴加与钛酸四丁酯和乙醇混合溶液体积相同的含有浓盐酸、蒸馏水和无水乙醇按1∶15∶100～200的体积比混合的混合液，快速搅拌至溶胶状，即制的TiO₂溶胶；将经过预处理的活化漂珠按质量比为1∶30～50的比例浸入TiO₂溶胶中，匀速搅拌到均匀至凝胶状，在室温下陈化12～16h，在空气氛围中进行煅烧，升温到400～600℃，并下保持4～8h，自然冷却至室温，即得到TiO₂/漂珠负载型光催化剂；

(2)离子印迹复合光催化剂的制备：将上述步骤(1)中制得的TiO₂/漂珠负载型光催化剂与浓度为1.25～200g/L的邻苯二胺溶液和125～500mg/L的Feⁿ⁺(n＝2或3)溶液的混合溶液按质量比为1∶30～60的比例混合并充分溶解，其中混合溶液中邻苯二胺溶液和Feⁿ⁺(n＝2或3)溶液的比例以质量比计为10∶1～2.5，pH＝2～6；在40KHz，400W条件下超声辐射5～30分钟，在无光条件下密封静置12～36h。在强度250W紫外光条件下，光照引发反应20～60min后过滤回收固体颗粒，将固体颗粒冲洗至中性并有无水乙醇淋洗后，置于50～70℃真空干燥箱中烘干，即得到离子印迹负载型Feⁿ⁺@P-OPD/TiO₂/漂珠复合光催化剂。

利用本发明采用溶胶凝胶技术制备出TiO₂/漂珠复合光催化剂，用离子印迹技术对其进行表面修饰制备出具有较高催化活性的离子印迹负载型Feⁿ⁺@P-OPD/TiO₂/漂珠复合光催化剂。