一种离子印迹法制备负载型光催化剂的方法

一种离子印迹法制备负载型光催化剂的方法
【专利摘要】本发明公开了一种离子印迹法制备负载型光催化剂的方法，其制备过程包括如下：（1）制备羟基磷灰石粉末；（2）制备TiO2溶胶；（3）采用TiO2溶胶对羟基磷灰石粉末进行包覆得到TiO2/羟基磷灰石；（4）采用加入重金属离子壳聚糖溶液对TiO2/羟基磷灰石包覆，得到壳聚糖/TiO2/羟基磷灰石复合型光催化剂。本发明在原材料的应用上，选择的是可以降解的壳聚糖以及对环境友好的羟基磷灰石，不会引入二次污染，有利于环保，离子印迹法对负载型催化剂引入某些重金属离子，对污水处理效果明显提高。
【专利说明】
一种罔子印迹法制备负载型光催化剂的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及离子印迹【技术领域】，具体涉及一种离子印迹法制备负载型光催化剂的方法。

【背景技术】
[0002]现有负载型光催化剂因载体不同可以分为无机载体型和有机载体型，无机载体有硅胶、活性炭、分子筛、沸石等；有机载体有聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、^88等。无论采用无机载体还是有机载体，都希望有利于1102的催化性能的提高，对环境不造成新的污染。针对不同的环境问题或治理环境要求寻找优质的载体和负载方法，提高负载型光催化剂的牢固性和重复使用率，研究既可以循环使用又能充分利用太阳能的催化剂，因此制备出负载均匀、牢固的高活性的1102光催化剂仍是实现光催化剂产业化的关键问题。但单纯的负载对1102负载的均匀程度和重复利用会有一定的影响。


【发明内容】

[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种采用溶胶-凝胶法在羟基磷灰石粉末上负载!'102，为避免重复利用后的缺陷，利用离子印迹法采用壳聚糖为功能单体，戊二醛为交联剂对上述产物进行包覆，同时引入重金属如铜离子或锌离子，以增强丁102的光催化性能。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的一种离子印迹法制备负载型光催化剂的方法，其制备过程包括如下:
(1)制备羟基磷灰石粉末；
溶胶；
(3)采用1102溶胶对羟基磷灰石粉末进行包覆得到11027羟基磷灰石；
(4)采用加入重金属离子的壳聚糖溶液为功能单体，戊二醛为交联剂对11027羟基磷灰石包覆，得到壳聚糖八1027羟基磷灰石复合型催化剂。
[0005]进一步地，所述步骤(1)中制备羟基磷灰石粉末过程为:称取硝酸钙溶于装有去离子水的烧杯中，加入磷酸置于磁力搅拌器上剧烈搅拌，室温下搅拌，并不断滴加稀氨水控制邱值为10 ；搅拌完毕后静置陈化，然后用布氏漏斗抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，烘干产物置于马弗炉中煅烧、保温，冷却至室温取出，研磨得羟基磷灰石粉末。
[0006]进一步地，所述步骤(2)中制备1102溶胶的过程为:量取无水乙醇置于烧杯中，再移取冰乙酸加入其中，然后加入去离子水搅拌均匀作为试液八；量取无水乙醇置于烧杯中，再移取钛酸四正丁酯加入其中搅拌均匀作为试液8 ；将试液8装入恒压漏斗中，匀速滴加入快速磁力搅拌的试液八中；滴加完毕后采用盐酸调节邱值为1，搅拌6小时后，放入避光处待用。
[0007]进一步地，所述步骤(3)的具体过程为:将步骤⑴中制备的羟基磷灰石粉末加入到步骤(2)制备好的二氧化钛溶胶中，快速磁力搅拌；将悬浊液用布氏漏斗抽滤，滤渣放入蒸发皿中置于恒温烘箱中烘干，烘干后的固体放入马弗炉中于煅烧，保温等其自然冷却后取出。
[0008]进一步地，所述步骤(4)于冰醋酸的水溶液中加入壳聚糖，磁力搅拌溶解，将未能完全溶解的壳聚糖溶液超声清洗器中分散，至壳聚糖完全溶解及气泡消除，将步骤⑶制备的11(^/羟基磷灰石缓慢加入快速搅拌的壳聚糖溶液中，并同时加入硝酸铜或硝酸锌，搅拌均匀后加入25%的戊二醛的水溶液，待溶液呈胶装时放入暗处陈化后，上下分层，倾倒上层液体，将固体倒入蒸发皿中于恒温烘箱中干燥，得产物。
[0009]离子印迹技术一种是近年来吸取了许多学科优势后在分子印迹技术上发展起来的新技术。该技术形成的离子印迹聚合物具有很高的预定性、识别性和广泛的适用性等特点。其作用机理是通过制备某一种特定的目标离子的离子印迹聚合物，去除掉目标离子后，在离子印迹聚合物中留下与目标离子的空间结构的空穴，利用该空穴重新识别目标离子。羟基磷灰石由于其具有特殊的晶体化学特征，具有良好的离子交换性能，能吸附并回收利用工业废水中多种重金属和有机高分子，使得它对多种金属阳离子具有广泛的容纳性和吸附固定作用，同时作为载体对环境具有良好协调性；壳聚糖也是可降解的，采用两者有效的集合制备负载型光催化剂，可以尝试对难降解的废水进行处理，而不造成新的污染。 有益效果:本发明在原材料的应用上，选择的是可以降解的壳聚糖以及对环境友好的羟基磷灰石，不会引入二次污染，有利于环保，离子印迹法对负载型催化剂引入某些重金属离子，增加了重复利用次数，大大增强了 1102的光催化性能。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1是实施例中羟基磷灰石的父即图谱。
[0011]图2是实施例中羟基磷灰石的321图谱。
[0012]图3是实施例中1102/羟基磷灰石复合材料的乂即图谱。
[0013]图4是实施例中1102 /羟基磷灰石复合材料的321图谱。
[0014]图5是壳聚糖/ 1102/羟基磷灰石复合材料的乂即图谱。
[0015]图6是壳聚糖丨1102/羟基磷灰石复合材料的321图谱。
[0016]图7是羟基磷灰石、1102 /羟基磷灰石、壳聚糖/ 11(^/羟基磷灰石和壳聚糖的 II？检测图；其中(￡1 )羟基磷灰石；(幻1102 /羟基磷灰石；⑷壳聚糖/ 11(^/羟基磷灰石；((1)壳聚糖。
[0017]图8是1102/羟基磷灰石复合材料处理水样图。
[0018]图9是壳聚糖/ 1102/羟基磷灰石处理模拟水样图。
[0019]图10是包覆壳聚糖和未包覆壳聚糖样品光催化对比图(10分钟兄

【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0021]一种离子印迹法制备负载型光催化剂的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行:⑴羟基磷灰石粉末的制备:称取11.808硝酸钙溶于装有一定量的去离子水的烧杯中，加入3.458?磷酸置于磁力搅拌器上剧烈搅拌，室温下搅拌2小时，并不断滴加稀氨水控制邱值为10；搅拌完毕后静置陈化24小时，然后用布氏漏斗抽滤，无水乙醇洗涤，1001干燥，烘干产物置于9001马弗炉中煅烧2小时保温1小时后，冷却至室温取出，研磨得羟基磷灰石粉末。⑵二氧化钛溶胶的制备:量取80此无水乙醇置于250此烧杯中，再移取20.0^1冰乙酸加入其中，然后加入5111[去离子水搅拌均匀作为试液八；量取80此无水乙醇置于250此烧杯中，再移取34.0此钛酸四正丁酯加入其中搅拌均匀作为试液8 ；将试液8装入恒压漏斗中，匀速滴加入快速磁力搅拌的试液八中；滴加完毕后采用盐酸调节1)?值为1，搅拌6小时后，放入避光处待用。⑶11027羟基磷灰石的制备:将步骤⑴中制备的羟基磷灰石粉末加入到步骤⑵制备好的二氧化钛溶胶中，快速磁力搅拌6小时；将悬浊液用布氏漏斗抽滤，滤渣放入蒸发皿中置于恒温烘箱中601烘干，烘干后的固体放入马弗炉中于4501煅烧2小时。保温1小时后等其自然冷却后取出。⑷离子印迹法制备壳聚糖八叫/羟基磷灰石复合型催化剂:于20此3% (体积比)的冰醋酸的水溶液中加入0.208壳聚糖，磁力搅拌溶解，将未能完全溶解的壳聚糖溶液超声清洗器中分散，至壳聚糖完全溶解及气泡消除。将步骤⑶制备的2.羟基磷灰石缓慢加入快速搅拌的壳聚糖溶液中，并同时加入0.1008
的硝酸铜或硝酸锌，搅拌均匀后加入0.500125%的戊二醛的水溶液，待溶液呈胶装时放入暗处陈化48小时后，上下分层，倾倒上层液体，将固体倒入蒸发皿中于501恒温烘箱中干燥，得产物(不洗脱对上述步骤⑴、⑶和⑷的产物进行父肌821以及傅立叶红外等表征，其表征分别如图广6，将图1与羟基磷灰石的标准谱图比较，可知是羟基磷灰石的谱图；图2为羟基磷灰石的321图，可以看出，颗粒较小；图3与1102标准谱图比较，可以看出在25。出现了 1102的特征峰，可以看出1102已经包覆在羟基磷灰石粉末上；由图5与图4比较:可知壳聚糖已经包覆在1102/羟基磷灰石复合材料上面。
[0022]由图7可以看出:线￡1和线6比较可以看出3000(^-1有明显的吸收峰，此峰为-⑶3的伸缩振动，1066(^-1附近的吸收峰可指认为0?或00键振动。800- 500(^-1间的较宽吸收峰可归属为无定型1102中的11- 0键振动；线0和线(1比较:可以看出在3000^-1的明显的变弱，是由于加入戊二醛基弱的伸缩振动峰。
[0023]通过对本实施例制备的产品进行模拟水样检测，如图『10所示，由图8可以得到:羟基磷灰石/ 二氧化钛复合材料对模拟水样有一定的处理效果，而且出现红移现象，由于羟基磷灰石对重金属离子的吸附作用使吸收峰发生了改变。由图9可以得到:随着时间的延长，壳聚糖/ 11(^/羟基磷灰石对模拟水样的效果增强。由图10可以得到:相同的时间内，采用壳聚糖/ 110^/羟基磷灰石处处理的效果明显优于单纯11(^/羟基磷灰石的处理效果。这是因引入重金属后，加强了 1102的催化效果，同时还存在壳聚糖的吸附。因此处理效果很明显。
[0024]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种离子印迹法制备负载型光催化剂的方法，其制备过程包括如下:(1)制备羟基磷灰石粉末；(2)制备T12溶胶；(3)采用T12溶胶对羟基磷灰石粉末进行包覆得到T12/羟基磷灰石；(4)采用加入重金属离子壳聚糖溶液对T12/羟基磷灰石包覆，得到壳聚糖/T12/羟基磷灰石复合型催化剂。
2.根据权利要求1所述的离子印迹法制备负载型光催化剂的方法，其特征在于:所述步骤(I)中制备羟基磷灰石粉末过程为:称取硝酸钙溶于装有去离子水的烧杯中，加入磷酸置于磁力搅拌器上剧烈搅拌，室温下搅拌，并不断滴加稀氨水控制PH值为10 ;搅拌完毕后静置陈化，然后用布氏漏斗抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，烘干产物置于马弗炉中煅烧、保温，冷却至室温取出，研磨得羟基磷灰石粉末。
3.根据权利要求1所述的离子印迹法制备负载型光催化剂的方法，其特征在于:所述步骤(2)中制备T12溶胶的过程为:量取无水乙醇置于烧杯中，再移取冰乙酸加入其中，然后加入去离子水搅拌均匀作为试液A ;量取无水乙醇置于烧杯中，再移取钛酸四正丁酯加入其中搅拌均匀作为试液B ;将试液B装入恒压漏斗中，匀速滴入快速磁力搅拌的试液A中；滴加完毕后采用盐酸调节PH值为1，搅拌6小时后，放入避光处待用。
4.根据权利要求1所述的离子印迹法制备负载型光催化剂的方法，其特征在于:所述步骤(3)的具体过程为:将步骤⑴中制备的羟基磷灰石粉末加入到步骤⑵制备好的二氧化钛溶胶中，快速磁力搅拌；将悬浊液用布氏漏斗抽滤，滤渣放入蒸发皿中置于恒温烘箱中烘干，烘干后的固体放入马弗炉中于煅烧，保温等其自然冷却后取出。
5.根据权利要求1所述的离子印迹法制备负载型光催化剂的方法，其特征在于:所述步骤(4)于冰醋酸的水溶液中加入壳聚糖，磁力搅拌溶解，将未能完全溶解的壳聚糖溶液超声清洗器中分散，至壳聚糖完全溶解及气泡消除，将步骤⑶制备的T12/羟基磷灰石缓慢加入快速搅拌的壳聚糖溶液中，并同时加入少量硝酸铜或硝酸锌，搅拌均匀后加入25%的戊二醛的水溶液，待溶液呈胶装时放入暗处陈化后，上下分层，倾倒上层液体，将固体倒入蒸发皿中于恒温烘箱中干燥，得产物。
【文档编号】C02F1/28GK104353501SQ201410720151
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】张洪杰, 李文凯 申请人:江苏科技大学