[发明专利]一种氨基功能化介孔氧化铈的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机-有机杂合物制备技术领域，特别涉及一种氨基功能化介孔氧化铈的制备方法。

 

背景技术

众所周知，随着我国现代化进程不断深入，环境污染已成为威胁我们生存的主要问题。环境污染主要为空气污染(如雾霾)、水体污染、土壤污染(如重金属、有机物质污染)等。有机污染物是导致水体及土壤污染的重要物质，其中有机染料在有机污染物中占有较大比例。我国是有机染料生产大国，每年排放至水体中的有机染料数量庞大，导致水生动植物死亡，间接危害人类生存。因此，含有机染料的废水在排放之前必须进行处理，使之达到排放标准。

目前，处理污水中有机染料的主要方法有：吸附法、离子交换法、高级氧化法。作为高级氧化法的重要方法之一，光催化氧化法近年来备受关注，在相关领域进行了较多的研究(Y. H. Wang, J. L. Zhao, Y. Liang, React. kinet. Mech. Catal.  2013, 109, 273-283; Y. Hisao, F. Yuki, Y. Hayato, Chem. Commun.  2013, 49, 3793-3795; N. Hisayuki, M. Kensuke, J. Appl. Polym. Sci.2013, 129, 3490-3496)。在现有的光催化剂中，使用较多的是TiO₂，因为TiO₂性质稳定、毒性较低，且在紫外光激发下具有较高的光催化活性。由于紫外光只占可见光的5%，所以TiO₂对可见光利用率较低，往往需要紫外光源提供紫外光，因此在实际应用中受到极大限制。为了有效利用可见光，人们需要寻求、开发对可见光具有较大吸附强度的催化剂，对污水中的有机染料进行彻底地催化降解。

CeO₂由于在近可见光区域对可见光具有较强的吸收，同时性质稳定、无毒、成本较低，因此在光催化降解有机染料方面发挥了重要作用(相关研究如下：P. Ji, L. Wang, F. Chen, et al. Chemcatchem,  2010, 2, 1552-1554; P. Ji, B. Tian, F. Chen, et al. Environ. Tech., 2012, 33, 467-472)。有研究证明形成介孔或提高比表面积后，可提高CeO₂对可见光的吸收强度，同时可提高有机染料的吸附量，从而提高CeO₂对有机染料的催化降解效率(Z. Bian, J. Zhu, S. Wang, et al. J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 6258-6262)。大量研究表明，被降解物质在催化剂表面的吸附量对催化降解发挥重要作用，而催化剂表面官能团(如羟基)对吸附有重要贡献，而目前绝大多数工作是利用煅烧法去除模板剂获得多孔材料，因此，表面羟基基本被除去，从而降低了催化降解有机物的效率。

现有中国专利文献公开的介孔氧化铈制备方法中，大多数产物是通过高温煅烧获得，表面羟基大部分被破坏。相关专利如下：

 CN1837053“一种制备介孔二氧化铈的方法”中，公开了一种以可溶性铈盐为铈源，加入表面活性剂反应形成前驱物，经过滤、洗涤、烘干、煅烧等步骤后，获得介孔氧化铈的制备方法。

事实证明，通过静电引力提高有机染料吸附量比通过物理方式(如范德华力)提高吸附量的效率要明显。而在现有的文献报道中，介孔CeO₂基本都是通过煅烧法合成，其对有机染料的吸附是通过较弱的物理结合力实现，因此吸附量有限。若CeO₂表面修饰氨基后，可提高其光催化降解效率，因为氨基质子化后可与酸性染料中的阴离子通过静电引力 (-NH                                               ---OS-R) 结合，从而提高其对酸性染料(本专利以酸性橙7-AO7为探针分子，对氨基功能化介孔氧化铈的光催化性能进行评价)的吸附量。