[发明专利]原位水热合成分子印迹型光催化剂的制备方法及其产品和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高选择性识别及快速降解能力的负载型可见光催化材料及其制备方法，具体是一种原位水热合成分子印迹型光催化剂的制备方法及其产品和应用。

背景技术

硝基苯类化合物主要来源于农药、造纸、染料、制药等化工行业。美国环境保护署将其列为优先污染物，我国也将其列入优先污染物的黑名单。含硝基苯类化合物废水成分复杂、毒性大、色度高、COD高、难生物降解，对生态环境具有较大危害。采用传统的物理法（吸附法和溶剂萃取法）、化学法和生物法对这类污染物处理均存在局限性，主要是成本高、降解速率慢、多污染物干扰造成吸附容量低，从而影响降解效率等。因此，迫切需要提出或建立新型的高效选择性识别和去除的原理和方法。

纳米光催化氧化技术是近年来研究较多的废水处理技术，不仅应用范围广、降解速率快，不产生二次污染，高效节能环保，而且反应条件温和，运行成本低，能解决高浓度有机污染物以及常规物化法、生化法难以去除的有机污染物难题。可是现有很多光电催化材料虽然能有效地用于降解去除水污染物，但是对污染物的去除没有选择性，高浓度的无毒或低毒性有机物会与低浓度高毒性有机污染物在催化剂表面产生竞争吸附，造成目标污染物因竞争吸附不占优势而得不到有效降解。分子印迹技术是一种对模板分子具有高选择性识别能力的技术，若将其与光催化技术结合，构建一种新型的分子印迹型复合材料，可以有效改善光催化的选择性氧化的能力，提高吸附容量，实现低浓度、高毒性、难降解有机污染物的安全、高效选择性降解。

然而目前合成的分子印迹聚合物大多数都是采用单个分子为模板分子，很大程度上限制了其在多污染的同步识别和降解；而且传统的分子印迹聚合物由于制备中添加的各种交联剂、引发剂多为有机物，在催化降解过程中会发生自身分解，极大影响了测试结果。

针对多污染物干扰及竞争吸附造成光催化剂对目标有机污染物的吸附容量低、降解速率慢、成本高等问题，以及传统的分子印迹聚合物由于制备中添加的各种交联剂、引发剂多为有机物，在催化降解过程中会发生自身分解，极大影响了测试结果的难题，有必要提出新的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种原位水热合成分子印迹型光催化剂的制备方法。

本发明的再一目的在于：提出一种上述方法制备的产品。

本发明的又一目的在于：提出一种上述产品的应用。

一种原位水热合成分子印迹型光催化剂的制备方法，在水相介质中利用原位水热法合成带有目标分子印迹位点的负载型Al-N共掺杂ZnO光催化材料，包括以下步骤：

在磁力搅拌下，按照铝盐与锌盐的摩尔比为1：（50~100）将铝盐和锌盐混合均匀，以无水Na₂CO₃作为沉淀剂，调节体系pH值至中性，再向其中缓慢滴加两种以上同等摩尔比的硝基苯类化合物作为模板分子，模板分子与锌盐的摩尔比为1：1000，充分混合后得到前驱体溶液；然后，

将前驱体溶液转移至高压水热反应釜中，将已预处理的载体浸入溶液中，于150~180℃反应12~24h，待反应结束后，将所得到的负载型光催化材料浸泡在乙醇中清洗一段时间再置于氮气氛下高温煅烧，除去模板分子，即可得到带有目标分子印迹位点的负载型Al-N共掺杂ZnO光催化材料。

本发明在水相介质中利用原位水热法合成带有目标分子印迹位点的负载型Al-N共掺杂ZnO光催化材料，将分子印迹技术特异的分子识别能力与纳米光催化氧化技术相结合，充分发挥两者的优势，有效提高Al-N共掺杂ZnO分子印迹型光电阳极材料对硝基苯类化合物的吸附容量和分子识别能力，实现在多种污染物共存的体系中，对的某类结构相似物均有特异性识别能力和同步降解。

所述的铝盐为硫酸铝，锌盐可以为硝酸锌或硫酸锌。

模板分子为对硝基苯酚、硝基苯、对氯硝基苯中的任意两种或三种。

载体为钛板、泡沫金属、多孔氧化铝中任意一种。

焙烧温度为550~650℃，焙烧时间为2~4h。

本发明提供一种原位水热合成分子印迹型光催化剂，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明提供一种一种原位水热合成分子印迹型光催化剂在多种污染物共存的体系中，对硝基苯类化合物均有特异性识别能力和同步降解中的应用。