[发明专利]分子印迹聚合物改性二氧化钛复合光催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境材料制备技术领域，涉及利用溶胶-凝胶-光引发聚合印迹的方法制备二氧化钛复合光催化剂，尤其涉及分子印迹聚合物改性二氧化钛复合光催化剂的制备方法及其应用。 

背景技术

水杨酸，又称邻羟基苯甲酸，易升华并能随水蒸气挥发，具有酚及羧酸的化学性质，水杨酸衍生物很多，诸如：水杨酸钠、水杨酰胺、乙酰水杨酰胺等，医学上常用的解热止痛药“阿司匹林”也是其中之一，水杨酸是生产阿司匹林等药物的中间体，也是阿司匹林的降解产物。若生产水杨酸系列产品所排放的废水中挥发酚超标，该类污染物将危及人类的正常生活，是一种典型的有机污染物。为确保排放废水达到国家排放标准，如何能有效的降解掉废水中的水杨酸及其衍生物成了亟待解决的问题。 

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。光催化氧化技术是一种环境友好型催化技术，具有能耗低、操作简单、降解彻底、不产生二次污染的优点，因此具有很好的应用和推广价值。并且由于TiO₂具有强烈的氧化能力、廉价、无毒和高催化活性，在光催化应用中是一种很有前途的半导体材料，因此研究TiO₂光催化剂具有很重要的意义。然而TiO₂具有较高的能带间隙，只能利用太阳光中的紫外光部分，导致光催化效率比较低。而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。 

分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与印迹分子完全匹配的分子技术，具有构效预订性、特异识别性和广泛实用性。通过分子印迹技术合成的分子印迹聚合物具有亲和性、高选择性、稳定性和广泛性的优点，尤其在降解废水过程中具有良好的选择性和高效性，并且能快速富集和分离目标产物，使得分子印迹光催化具有高效的催化活性。 

发明内容

本发明的目的是公开一种分子印迹聚合物改性TiO₂复合光催化剂的制备方法，所合成的分子印迹光催化剂具有对目标分子较强的选择性、快速吸附性、较高的吸附容量、易脱附性等优点，本发明的另一个目的是将其用于环境废水中水杨酸的光降解处理。 

本发明公开的技术方案是，一种分子印迹聚合物改性二氧化钛复合光催化剂的制备方法，包括先利用溶剂热法制得球形二氧化钛光催化剂，然后将制得产物在盐酸溶液中加入吡咯经聚合反应后制得聚吡咯-二氧化钛（PPy-TiO₂），再以水杨酸为模板分子与功能单体配制混合溶液，将PPy-TiO₂加入其中紫外光引发聚合，并经洗涤、干燥后制得。 

本发明的一个较优公开例中，所述的球形二氧化钛光催化剂制备包括如下步骤： 

将十二烷基硫酸钠加入到乙二醇中，超声分散使其完全溶解；将钛酸四正丁酯缓慢地滴加到上述溶液中，在磁力搅拌下使溶液澄清；再往上述澄清溶液中逐滴加入四氯化钛，继续磁力搅拌使其完全成透明状的前驱液；将所述前驱液装入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中在150℃下进行溶剂热反应48h；冷却至室温，固体沉淀用去离子水和无水乙醇反复洗涤多次至溶液为中性；将所述的固体沉淀置于60-80℃真空干燥箱中干燥12-24h；将经干燥后的固体沉淀放在550℃的马弗炉中煅烧3-3.5h；其中，参与反应的物质十二烷基硫酸钠：乙二醇：钛酸四正丁酯：四氯化钛的比例为1.0 g：60 mL：6.8 mL：20 mL。

本发明的一个较优公开例中，所述的聚吡咯-二氧化钛制备包括如下步骤： 

A、称取制得的球形二氧化钛光催化剂加入到 80 mL PH为1的盐酸溶液中，并置于5℃恒温水浴中动力搅拌直至溶液澄清；

B、向上述溶液里逐滴加入吡咯，然后向混合溶液中缓慢加入质量浓度为30%的双氧水，在5℃恒温水浴下继续动力搅拌直至不再产生沉淀，

其中，球形二氧化钛光催化剂：盐酸溶液：吡咯：双氧水的比例为0.1g：80mL：3.5mL：3.9mL；

C、过滤，沉淀用去离子水和无水乙醇反复洗涤多次直至洗涤液为中性；

D、将沉淀置于60℃的真空干燥箱中烘干，即得到PPy-TiO₂。