壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱和壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱铜配合物的制备方法及其产品和应用

1.本发明涉及光催化剂技术领域，更具体地说，涉及壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱和壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱铜配合物的制备方法及其产品和应用。


背景技术：

2.当前，水资源污染是世界各国普遍面临亟待解决的问题之一。如今，人与自然和谐相处被提上了提倡议程。在经济飞速发展的同时许多国家都面临着不同程度的环境问题，水污染是人们不得不重视的一个挑战。
3.工业废水是水污染的一大污染源，随着我国纺织、皮革、造纸、橡胶及食品加工行业的发展，大量含染料的废水排放进入水体，造成了严重的水体污染。据研究表明，染料亚甲基蓝会损伤眼睛和皮肤，还可能引发呕吐、心律不齐，甚至导致人死亡，因此对废水中亚甲基蓝的消除对当今社会来说至关重要。
4.亚甲基蓝是一种广泛使用的有机染料，它比较难降解，又有毒性，对环境的破坏比较大。
5.光催化原理是基于光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而可以达到净化污染物、物质合成和转化等目的。通常情况下，光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解为二氧化碳和水。因此光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术，对室内空气质量的改善已得到国际学术界的认可。
6.寻求重复利用率高、成本低廉、制备过程简单用于降解有机物的降解催化剂是广大研究者热衷研究的领域。


技术实现要素：

7.1.要解决的技术问题
8.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱和壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱铜配合物的制备方法及其产品和应用，它在于提供一种重复利用率高、成本低廉、制备过程简单并用于对亚甲基蓝等有机染料进行降解的光催化剂，光催化剂的制备方法及光催化剂在降解亚甲基蓝的应用。
9.2.技术方案
10.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
11.一种壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱的制备方法，其制备方法包括如下步骤：
12.s1、将壳聚糖溶于无水乙醇中，得壳聚糖的无水乙醇溶液；
13.s2、将壳聚糖的无水乙醇溶液升温至60-100℃，搅拌均匀，然后向壳聚糖的无水乙醇溶液中加入2-羟基萘-1-甲醛；壳聚糖与2-羟基萘-1-甲醛在60-100℃下进行反应，得到黄色沉淀物；
14.s3：将反应溶液冷却至室温后进行减压抽滤，减压干燥，得到壳聚糖缩羟基萘醛席
夫碱。
15.优选的，壳聚糖的脱乙酰度为75％；
16.壳聚糖、2-羟基萘-1-甲醛、壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱的化学结构式分别如式(i)、式(ⅱ)及式(ⅲ)所示；
[0017][0018][0019]
优选的，壳聚糖与2-羟基萘-1-甲醛的质量比为1:0.304。
[0020]
一种壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物的制备方法，其制备方法包括如下步骤：
[0021]
s1：将权利要求1-3任一项所述的一种壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱的制备方法获得的壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱溶入至有机溶剂中，得混合溶液；
[0022]
s2：将混合溶液放入到70℃的水浴中进行加热搅拌，壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱全部溶解至有机溶剂中；
[0023]
s3：向混合溶液中，加入cu(no)3·
3h2o，壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱与cu(no)3·
3h2o充分反应，生成绿色沉淀物；
[0024]
s4：进行减压抽滤，干燥，得到壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物。
[0025]
优选的，有机溶剂为无水乙醇和丙酮的混合溶液，无水乙醇与丙酮的体积比为1-2。
[0026]
优选的，壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱与cu(no)3·
3h2o的质量比为0.5:0.46。
[0027]
优选的，壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱与cu(no)3·
3h2o反应温度为60-100℃。
[0028]
一种壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物，采用壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物的制备方法制得的。
[0029]
壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物作为光催化剂的应用。
[0030]
壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物作为光催化剂在催化降解亚甲基蓝中的应用。
[0031]
3.有益效果
[0032]
相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0033]
(1)本发明中的壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物的制备工艺简单，易于操作。
[0034]
(2)本发明由壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物的制备方法制备出的壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物可作为光催化剂对亚甲基蓝等有机染料进行降解，壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物重复利用率高、成本低廉、制备过程简单。
附图说明
[0035]
图1为本发明的壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱铜配合物的扫描电子显微镜照片；
[0036]
图2为本发明的壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱及其铜配合物的红外光谱图；
[0037]
图3为本发明的实验组1亚甲基蓝紫外-可见吸收光谱图；
[0038]
图4为本发明不同实验条件下亚甲基蓝溶液的降解率变化图。
具体实施方式
[0039]
下面通过具体实验，对本发明的技术做进一步的解释说明:
[0040]
壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱的合成实施例：
[0041]
向100ml三口圆底中加入1g壳聚糖(脱乙酰度75％)，再加入50ml无水乙醇作为溶剂；升温至60℃，搅拌30分钟后，滴加2-羟基萘-1-甲醛0.304g，在60℃下进行反应2h，得到黄色沉淀物；将反应混合物冷却室温后，进行减压抽滤，黄色沉淀物在50℃下进行减压干燥，得到0.85g壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱。
[0042]
壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物的合成实施例：
[0043]
向100ml三口圆底中加入0.5g壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱，再加入20ml无水乙醇和10ml丙酮作为溶剂，先在70℃水浴中，加热搅拌30min，待萘醛席夫碱完全溶解后加入0.46g cu(no)3·
3h2o，加完后，保持在温度为70℃下，进行加热反应2h，生成绿色沉淀物；反应结束后进行减压抽滤，绿色沉淀物在50℃下进行减压干燥，得到0.48g壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物。
[0044]
验证实施例：利用壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解实验，设置设置实验组1、对照组1和对照组2。
[0045]
实验组1：在100ml烧杯中加入50ml亚甲基蓝溶液(mb)，亚甲基蓝溶液的浓度为10mg/l，向烧杯中加入0.2g壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物作为光催化剂，在避光环境下搅拌15min后静置45min，使体系达到吸附平衡；然后加入0.2ml h
202
溶液作为氧化剂。
[0046]
对照组1：在100ml烧杯中加入50ml亚甲基蓝溶液(mb)，亚甲基蓝溶液的浓度为10mg/l，向烧杯中加入0.2g壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物作为光催化剂，在避光环境下搅拌15min后静置45min，使体系达到吸附平衡。
[0047]
对照组2：在100ml烧杯中加入50ml亚甲基蓝溶液(mb)，亚甲基蓝溶液的浓度为10mg/l，在避光环境下搅拌15min后静置45min，使体系达到吸附平衡；然后加入0.2ml h
202
溶液作为氧化剂。
[0048]
将实验组1、对照组1和对照组2的上清液分别放置在紫外-可见分光光度计上，扫描亚甲基蓝溶液的吸收光谱(记为t＝0时的光谱曲线)。
[0049]
将实验组1、对照组1和对照组2的上清液均置于紫外灯下，打开光源开始计时，分别扫描t＝10min，t＝20min，t＝40min，t＝60min，t＝80min时亚甲基蓝溶液的吸收光谱，实验组1中的亚甲基蓝溶液在不同光照时间下的紫外-可见吸收光谱(如图3所示)。
[0050]
通过染料溶液在不同时刻最大吸收波长处的吸光度可以计算染料的降解率，用来表征染料的降解程度，降解率计算公式如下：
[0051]
d＝(a0－a
t
)/a0×
100％
[0052]
式中，a0为染料在t＝0时的初始吸光度值，a
t
为光照t时间后染料的吸光度值。
[0053]
壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物作为光催化剂降解亚甲基蓝的实验结果分析：
[0054]
通过测定亚甲基蓝(mb)溶液在紫外照射下的分解情况，验证壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物的光催化活性；亚甲基蓝(mb)溶液在壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物的存在下，亚甲基蓝(mb)溶液的特征吸收峰随着辐射时间的延长而逐渐降低，我们根据亚甲基蓝(mb)溶液在紫外光区的特征吸收峰664nm处的吸光度计算了亚甲基蓝(mb)的降解率(d％)。
[0055]
请参阅图4，通过实验组1可以发现，在添加氧化氢和催化剂的情况下，亚甲基蓝(mb)溶液在光照20和60min后，亚甲基蓝(mb)降解率分别为27.9％和83.5％，亚甲基蓝(mb)溶液光照80min后亚甲基蓝(mb)的降解率达到93.1％，toc去除率达到90.2％，已经接近完全分解。
[0056]
请参阅图4，通过对照组1可以发现，在不添加过氧化氢只加催化剂的情况下，甲基蓝(mb)溶液光照80min后亚甲基蓝(mb)的降解率达到65.5％，观察图4可以发现，亚甲基蓝(mb)的降解速率相较于未添加过氧化氢只加催化剂时，对壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物也可以很好的对亚甲基蓝(mb)进行降解。
[0057]
请参阅图4，通过对照组2可以发现，在只加过氧化氢的情况下，亚甲基蓝(mb)光照反应80min后，亚甲基蓝(mb)降解率很低。
[0058]
还有，经试验，壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物反复地被作为光催化剂进行利用，壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物的催化活性不变，依旧保持原有的催化剂活性，进而可以推测总结出，壳聚糖缩羟基萘醛席夫碱cu(ii)配合物重复利用率高。