一種離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法，其制備過程包括如下：（1）制備羥基磷灰石粉末；（2）制備TiO2溶膠；（3）采用TiO2溶膠對羥基磷灰石粉末進(jìn)行包覆得到TiO2/羥基磷灰石；（4）采用加入重金屬離子殼聚糖溶液對TiO2/羥基磷灰石包覆，得到殼聚糖/TiO2/羥基磷灰石復(fù)合型光催化劑。本發(fā)明在原材料的應(yīng)用上，選擇的是可以降解的殼聚糖以及對環(huán)境友好的羥基磷灰石，不會引入二次污染，有利于環(huán)保，離子印跡法對負(fù)載型催化劑引入某些重金屬離子，對污水處理效果明顯提高。
【專利說明】
一種罔子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子印跡【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有負(fù)載型光催化劑因載體不同可以分為無機(jī)載體型和有機(jī)載體型，無機(jī)載體有硅膠、活性炭、分子篩、沸石等；有機(jī)載體有聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、^88等。無論采用無機(jī)載體還是有機(jī)載體，都希望有利于1102的催化性能的提高，對環(huán)境不造成新的污染。針對不同的環(huán)境問題或治理環(huán)境要求尋找優(yōu)質(zhì)的載體和負(fù)載方法，提高負(fù)載型光催化劑的牢固性和重復(fù)使用率，研究既可以循環(huán)使用又能充分利用太陽能的催化劑，因此制備出負(fù)載均勻、牢固的高活性的1102光催化劑仍是實現(xiàn)光催化劑產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題。但單純的負(fù)載對1102負(fù)載的均勻程度和重復(fù)利用會有一定的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種采用溶膠-凝膠法在羥基磷灰石粉末上負(fù)載!'102，為避免重復(fù)利用后的缺陷，利用離子印跡法采用殼聚糖為功能單體，戊二醛為交聯(lián)劑對上述產(chǎn)物進(jìn)行包覆，同時引入重金屬如銅離子或鋅離子，以增強(qiáng)丁102的光催化性能。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法，其制備過程包括如下:
(1)制備羥基磷灰石粉末；
溶膠；
(3)采用1102溶膠對羥基磷灰石粉末進(jìn)行包覆得到11027羥基磷灰石；
(4)采用加入重金屬離子的殼聚糖溶液為功能單體，戊二醛為交聯(lián)劑對11027羥基磷灰石包覆，得到殼聚糖八1027羥基磷灰石復(fù)合型催化劑。
[0005]進(jìn)一步地，所述步驟(1)中制備羥基磷灰石粉末過程為:稱取硝酸鈣溶于裝有去離子水的燒杯中，加入磷酸置于磁力攪拌器上劇烈攪拌，室溫下攪拌，并不斷滴加稀氨水控制邱值為10 ；攪拌完畢后靜置陳化，然后用布氏漏斗抽濾，無水乙醇洗滌，干燥，烘干產(chǎn)物置于馬弗爐中煅燒、保溫，冷卻至室溫取出，研磨得羥基磷灰石粉末。
[0006]進(jìn)一步地，所述步驟(2)中制備1102溶膠的過程為:量取無水乙醇置于燒杯中，再移取冰乙酸加入其中，然后加入去離子水?dāng)嚢杈鶆蜃鳛樵囈喊耍涣咳o水乙醇置于燒杯中，再移取鈦酸四正丁酯加入其中攪拌均勻作為試液8 ；將試液8裝入恒壓漏斗中，勻速滴加入快速磁力攪拌的試液八中；滴加完畢后采用鹽酸調(diào)節(jié)邱值為1，攪拌6小時后，放入避光處待用。
[0007]進(jìn)一步地，所述步驟(3)的具體過程為:將步驟⑴中制備的羥基磷灰石粉末加入到步驟(2)制備好的二氧化鈦溶膠中，快速磁力攪拌；將懸濁液用布氏漏斗抽濾，濾渣放入蒸發(fā)皿中置于恒溫烘箱中烘干，烘干后的固體放入馬弗爐中于煅燒，保溫等其自然冷卻后取出。
[0008]進(jìn)一步地，所述步驟(4)于冰醋酸的水溶液中加入殼聚糖，磁力攪拌溶解，將未能完全溶解的殼聚糖溶液超聲清洗器中分散，至殼聚糖完全溶解及氣泡消除，將步驟⑶制備的11(^/羥基磷灰石緩慢加入快速攪拌的殼聚糖溶液中，并同時加入硝酸銅或硝酸鋅，攪拌均勻后加入25%的戊二醛的水溶液，待溶液呈膠裝時放入暗處陳化后，上下分層，傾倒上層液體，將固體倒入蒸發(fā)皿中于恒溫烘箱中干燥，得產(chǎn)物。
[0009]離子印跡技術(shù)一種是近年來吸取了許多學(xué)科優(yōu)勢后在分子印跡技術(shù)上發(fā)展起來的新技術(shù)。該技術(shù)形成的離子印跡聚合物具有很高的預(yù)定性、識別性和廣泛的適用性等特點。其作用機(jī)理是通過制備某一種特定的目標(biāo)離子的離子印跡聚合物，去除掉目標(biāo)離子后，在離子印跡聚合物中留下與目標(biāo)離子的空間結(jié)構(gòu)的空穴，利用該空穴重新識別目標(biāo)離子。羥基磷灰石由于其具有特殊的晶體化學(xué)特征，具有良好的離子交換性能，能吸附并回收利用工業(yè)廢水中多種重金屬和有機(jī)高分子，使得它對多種金屬陽離子具有廣泛的容納性和吸附固定作用，同時作為載體對環(huán)境具有良好協(xié)調(diào)性；殼聚糖也是可降解的，采用兩者有效的集合制備負(fù)載型光催化劑，可以嘗試對難降解的廢水進(jìn)行處理，而不造成新的污染。 有益效果:本發(fā)明在原材料的應(yīng)用上，選擇的是可以降解的殼聚糖以及對環(huán)境友好的羥基磷灰石，不會引入二次污染，有利于環(huán)保，離子印跡法對負(fù)載型催化劑引入某些重金屬離子，增加了重復(fù)利用次數(shù)，大大增強(qiáng)了 1102的光催化性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是實施例中羥基磷灰石的父即圖譜。
[0011]圖2是實施例中羥基磷灰石的321圖譜。
[0012]圖3是實施例中1102/羥基磷灰石復(fù)合材料的乂即圖譜。
[0013]圖4是實施例中1102 /羥基磷灰石復(fù)合材料的321圖譜。
[0014]圖5是殼聚糖/ 1102/羥基磷灰石復(fù)合材料的乂即圖譜。
[0015]圖6是殼聚糖丨1102/羥基磷灰石復(fù)合材料的321圖譜。
[0016]圖7是羥基磷灰石、1102 /羥基磷灰石、殼聚糖/ 11(^/羥基磷灰石和殼聚糖的 II？檢測圖；其中(￡1 )羥基磷灰石；(幻1102 /羥基磷灰石；⑷殼聚糖/ 11(^/羥基磷灰石；((1)殼聚糖。
[0017]圖8是1102/羥基磷灰石復(fù)合材料處理水樣圖。
[0018]圖9是殼聚糖/ 1102/羥基磷灰石處理模擬水樣圖。
[0019]圖10是包覆殼聚糖和未包覆殼聚糖樣品光催化對比圖(10分鐘兄

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0021]一種離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的制備方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行:⑴羥基磷灰石粉末的制備:稱取11.808硝酸鈣溶于裝有一定量的去離子水的燒杯中，加入3.458?磷酸置于磁力攪拌器上劇烈攪拌，室溫下攪拌2小時，并不斷滴加稀氨水控制邱值為10；攪拌完畢后靜置陳化24小時，然后用布氏漏斗抽濾，無水乙醇洗滌，1001干燥，烘干產(chǎn)物置于9001馬弗爐中煅燒2小時保溫1小時后，冷卻至室溫取出，研磨得羥基磷灰石粉末。⑵二氧化鈦溶膠的制備:量取80此無水乙醇置于250此燒杯中，再移取20.0^1冰乙酸加入其中，然后加入5111[去離子水?dāng)嚢杈鶆蜃鳛樵囈喊耍涣咳?0此無水乙醇置于250此燒杯中，再移取34.0此鈦酸四正丁酯加入其中攪拌均勻作為試液8 ；將試液8裝入恒壓漏斗中，勻速滴加入快速磁力攪拌的試液八中；滴加完畢后采用鹽酸調(diào)節(jié)1)?值為1，攪拌6小時后，放入避光處待用。⑶11027羥基磷灰石的制備:將步驟⑴中制備的羥基磷灰石粉末加入到步驟⑵制備好的二氧化鈦溶膠中，快速磁力攪拌6小時；將懸濁液用布氏漏斗抽濾，濾渣放入蒸發(fā)皿中置于恒溫烘箱中601烘干，烘干后的固體放入馬弗爐中于4501煅燒2小時。保溫1小時后等其自然冷卻后取出。⑷離子印跡法制備殼聚糖八叫/羥基磷灰石復(fù)合型催化劑:于20此3% (體積比)的冰醋酸的水溶液中加入0.208殼聚糖，磁力攪拌溶解，將未能完全溶解的殼聚糖溶液超聲清洗器中分散，至殼聚糖完全溶解及氣泡消除。將步驟⑶制備的2.羥基磷灰石緩慢加入快速攪拌的殼聚糖溶液中，并同時加入0.1008
的硝酸銅或硝酸鋅，攪拌均勻后加入0.500125%的戊二醛的水溶液，待溶液呈膠裝時放入暗處陳化48小時后，上下分層，傾倒上層液體，將固體倒入蒸發(fā)皿中于501恒溫烘箱中干燥，得產(chǎn)物(不洗脫對上述步驟⑴、⑶和⑷的產(chǎn)物進(jìn)行父肌821以及傅立葉紅外等表征，其表征分別如圖廣6，將圖1與羥基磷灰石的標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較，可知是羥基磷灰石的譜圖；圖2為羥基磷灰石的321圖，可以看出，顆粒較小；圖3與1102標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較，可以看出在25。出現(xiàn)了 1102的特征峰，可以看出1102已經(jīng)包覆在羥基磷灰石粉末上；由圖5與圖4比較:可知?dú)ぞ厶且呀?jīng)包覆在1102/羥基磷灰石復(fù)合材料上面。
[0022]由圖7可以看出:線￡1和線6比較可以看出3000(^-1有明顯的吸收峰，此峰為-⑶3的伸縮振動，1066(^-1附近的吸收峰可指認(rèn)為0?或00鍵振動。800- 500(^-1間的較寬吸收峰可歸屬為無定型1102中的11- 0鍵振動；線0和線(1比較:可以看出在3000^-1的明顯的變?nèi)酰怯捎诩尤胛於┗醯纳炜s振動峰。
[0023]通過對本實施例制備的產(chǎn)品進(jìn)行模擬水樣檢測，如圖『10所示，由圖8可以得到:羥基磷灰石/ 二氧化鈦復(fù)合材料對模擬水樣有一定的處理效果，而且出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，由于羥基磷灰石對重金屬離子的吸附作用使吸收峰發(fā)生了改變。由圖9可以得到:隨著時間的延長，殼聚糖/ 11(^/羥基磷灰石對模擬水樣的效果增強(qiáng)。由圖10可以得到:相同的時間內(nèi)，采用殼聚糖/ 110^/羥基磷灰石處處理的效果明顯優(yōu)于單純11(^/羥基磷灰石的處理效果。這是因引入重金屬后，加強(qiáng)了 1102的催化效果，同時還存在殼聚糖的吸附。因此處理效果很明顯。
[0024]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法，其制備過程包括如下: (1)制備羥基磷灰石粉末； (2)制備T12溶膠； (3)采用T12溶膠對羥基磷灰石粉末進(jìn)行包覆得到T12/羥基磷灰石； (4)采用加入重金屬離子殼聚糖溶液對T12/羥基磷灰石包覆，得到殼聚糖/T12/羥基磷灰石復(fù)合型催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法，其特征在于:所述步驟(I)中制備羥基磷灰石粉末過程為:稱取硝酸鈣溶于裝有去離子水的燒杯中，加入磷酸置于磁力攪拌器上劇烈攪拌，室溫下攪拌，并不斷滴加稀氨水控制PH值為10 ;攪拌完畢后靜置陳化，然后用布氏漏斗抽濾，無水乙醇洗滌，干燥，烘干產(chǎn)物置于馬弗爐中煅燒、保溫，冷卻至室溫取出，研磨得羥基磷灰石粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法，其特征在于:所述步驟(2)中制備T12溶膠的過程為:量取無水乙醇置于燒杯中，再移取冰乙酸加入其中，然后加入去離子水?dāng)嚢杈鶆蜃鳛樵囈篈 ;量取無水乙醇置于燒杯中，再移取鈦酸四正丁酯加入其中攪拌均勻作為試液B ;將試液B裝入恒壓漏斗中，勻速滴入快速磁力攪拌的試液A中；滴加完畢后采用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為1，攪拌6小時后，放入避光處待用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法，其特征在于:所述步驟(3)的具體過程為:將步驟⑴中制備的羥基磷灰石粉末加入到步驟⑵制備好的二氧化鈦溶膠中，快速磁力攪拌；將懸濁液用布氏漏斗抽濾，濾渣放入蒸發(fā)皿中置于恒溫烘箱中烘干，烘干后的固體放入馬弗爐中于煅燒，保溫等其自然冷卻后取出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子印跡法制備負(fù)載型光催化劑的方法，其特征在于:所述步驟(4)于冰醋酸的水溶液中加入殼聚糖，磁力攪拌溶解，將未能完全溶解的殼聚糖溶液超聲清洗器中分散，至殼聚糖完全溶解及氣泡消除，將步驟⑶制備的T12/羥基磷灰石緩慢加入快速攪拌的殼聚糖溶液中，并同時加入少量硝酸銅或硝酸鋅，攪拌均勻后加入25%的戊二醛的水溶液，待溶液呈膠裝時放入暗處陳化后，上下分層，傾倒上層液體，將固體倒入蒸發(fā)皿中于恒溫烘箱中干燥，得產(chǎn)物。
【文檔編號】C02F1/28GK104353501SQ201410720151
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】張洪杰, 李文凱 申請人:江蘇科技大學(xué)