[发明专利]降解刚果红的核壳型伪模板印迹磁纳米催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学化工技术领域，尤其涉及一种降解刚果红的核壳型伪模板印迹磁纳米催化剂的制备方法。

背景技术

半导体光催化因可充分利用太阳光或人工光源而成为最有前途的污染物降解技术之一。二氧化钛具有稳定、无害、廉价和高效等优点，目前是应用最广泛的半导体光催化剂。但由于TiO₂主要在紫外光区才有催化活性，而紫外光在太阳光中所占比例只有3-4％，因此TiO₂光催化剂对太阳光的利用率极低。为了提高TiO₂在可见光区响应效率，人们尝试了贵金属沉积、金属和非金属掺杂、表面染料敏化等多种技术，一定程度改善了TiO₂对可见光的敏感性。但这些TiO₂催化剂选择性均不佳，不利于复杂体系中微量污染物的降解，因此如何有效提高催化剂的选择性亦是当务之急。有人通过调节溶液pH值、在TiO₂表面修饰特定分子或制备双区域催化剂，试图改善TiO₂的催化选择性，然而其选择性或稳定性均不能令人满意。

近年来利用分子印迹技术改善TiO₂的催化选择性引起人们广泛关注。分子印迹技术可制备出对模板分子具有高特异性识别能力的分子印迹聚合物(MIP)。经MIP修饰的TiO₂对目标物具有高选择吸附能力，因而可大大提高催化剂的选择性。Tang和Zhu研究组在TiO₂纳米粒子表面制备了2-硝基苯酚(或4-硝基苯酚)印迹的MIP膜，大大提高了催化剂对模板分子的光降解选择性。他们还在TiO₂纳米粒子表面制备了掺杂Al³⁺的邻苯二甲酸二乙酯印迹硅胶膜，其光降解模板分子的能力远强于其他催化剂，且稳定性好。另外，他们还利用改进液相沉积法在玻璃表面制备了印迹TiO₂膜，用于水杨酸的有效光降解。然而这些催化剂都只对紫外光区有响应。

Deng等人在TiO₂纳米粒子表面制备了导电型聚吡咯MIP膜。由于聚吡咯具有较好的导电性，可将TiO₂的光敏感区移至可见光区，因此可用于甲基橙的可见光降解。Liu等人利用溶胶-凝胶技术在TiO₂纳米管表面涂上一层印迹TiO₂膜，用于9-蒽甲酸的可见光高效降解。但这些催化剂在使用时不易与反应溶液分离开来，这也是目前纳米光催化剂推广应用中急需解决的一个问题。

本发明以甲基橙为伪模板制备了Fe₃O₄TiO₂导电型MIP核壳磁纳米粒子，实现了无光照下对刚果红的高选择性催化降解，且可轻易通过外部磁场使得催化剂与溶液快速分离，可多次循环利用。

发明内容

本发明以甲基橙为伪模板制备了Fe3O4TiO2导电型MIP核壳磁纳米粒子，实现了无光照下对刚果红的高选择性催化降解，且可轻易通过外部磁场使得催化剂与溶液快速分离，可多次循环利用。

本发明采用如下技术方案：

本发明的降解刚果红的核壳型伪模板印迹磁纳米催化剂的制备方法的具体步骤如下：

1Fe₃O₄纳米粒子的制备

1.1将超纯水置于三颈烧瓶中，持续通氮气30min除氧；

1.2往超纯水中加入无水FeCl₃，无水FeCl₃与超纯水的重量体积比为4-7:160g/ml，机械搅拌下再加入FeCl₂·4H₂O，无水FeCl₃与FeCl₂·4H₂O的重量比为4-7:2-4；

1.3水浴锅升温至80℃，保持温度，逐滴滴加浓氨水，浓氨水加入量与超纯水的体积比为1:8，滴加完毕后于80℃下反应30min；

1.4反应液在外加磁场下静置分离，纳米粒子经无水乙醇和超纯水先后洗涤4次后，于干燥箱中烘干备用；

2Fe₃O₄SiO₂磁性纳米粒子的制备

2.1将步骤1制备的Fe₃O₄纳米粒子置于无水乙醇和超纯水混合液中，超声处理15min，Fe₃O₄纳米粒子与无水乙醇和超纯水混合液的摩尔体积比为0.2-1：195g/ml；