[发明专利]一种温敏性表面分子印记负载型复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种温敏性表面分子印记负载型复合光催化剂的制备方法，属功能化环境友

好材料制备技术领域。

 

背景技术

近年来，由于抗生素的广泛使用已经造成了很严重的环境污染问题，并且威胁到了人类的健康。有效的移除环境中的抗生素类废水是我们现在急需解决的一个问题。以前的处理办法有生物方法，化学方法和光化学方法等等。近来的研究表明，光催化氧化技术是一种绿色、高效、清洁能源、环境友好的环境污染处理技术，利用太阳光直接将污染物降解到无毒的物质。基于光催化技术的优越性，构建一种智能的、能选择性降解环境中抗生素药物的光催化方法具有重要意义。表面分子印记技术的引入可以有效的避免传统印记技术的缺点,如功能单体和模板分子组装在支持材料的表面上，模板分子很容易除去等。而加入了智能型的功能单体，特别是温敏高分子具有可控强的应用范围广等优点，光催化剂的催化性能及选择性将会有所转变随着温度的变化。

本发明技术利用光催化技术与表面分子印迹技术相结合，选择温敏性的功能单体，依靠功能单体与模版分子的相互作用，在聚合物的表层留下具有与模版分子相匹配的空穴，来构建和制备分子印迹负载型复合光催化剂。利用水热合成法制备CdS/HNTs光催化剂，并利用MPS进行表面修饰。采用自由基聚合制备表面分子印迹负载型复合光催化材料。

发明内容

本发明的目的是以表明分子印迹技术为修饰制备手段，以温敏性的N-异丙基丙烯酰胺为功能单体，以四环素为模板分子，制备出一种温敏性表明分子印迹负载型可选择性降解四环素目标分子复合光催化剂。

本发明采用的技术方案是：

（1）硫化镉/埃洛石纳米管负载型光催化剂的制备：

将埃洛石纳米管加入到浓度为0.1-1mol/L的氢氧化钠溶液中，在室温下（25℃）超声30min（功率为400W，频率为40KHZ）以获得埃洛石纳米管（HNTs）的悬浮液，边搅拌边将氯化镉溶液加入到上面HNTs悬浮液中；在室温（25℃）下搅拌2-3h，边搅拌边逐滴加入硫脲溶液；将上面的混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中， 160℃温度下保温12小时，最后将沉淀物用无水乙醇和蒸馏水洗涤，60°C干燥12～24小时，即得到硫化镉/埃洛石纳米管复合光催化剂，即CdS/HNTs复合光催化剂。

（2）表面3-(甲基丙烯酰氧) 丙基三甲氧基硅烷（MPS）修饰光催化剂的制备：

取上述步骤（1）中制得的CdS/HNTs负载型光催化剂分散在MPS和无水乙醇的混合液中，40℃搅拌12～24小时，用蒸馏水和无水乙醇洗涤干燥，置于50℃真空干燥箱中烘干，即得到表面3-(甲基丙烯酰氧) 丙基三甲氧基硅烷修饰的CdS /HNTs复合光催化剂，即MPS-CdS/HNTs复合光催化剂。

（3）温敏性表面分子印迹负载型光催化剂的制备：

将四环素（TC）完全溶解到的甲醇和水的混合溶液中，并将混合溶液置于带磁力搅拌棒的三口烧瓶中，依次加入功能单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）、MPS-CdS/HNTs 和聚乙烯吡咯烷酮（PVP），超声10min。向三口烧瓶通入氮气除氧，再加入偶氮二异丁腈（AIBN），反应体系温度调至 60°C，并在氮气保护下进行聚合反应3～24 h。聚合反应后将印迹催化剂过滤，经过无水乙醇、蒸馏水交叉洗3-5次，50°C真空干燥12～24h。最后用索氏提取法去除模板分子四环素，提取液为甲醇和乙酸的混合液, 大约洗12-48h，最后将产物用无水乙醇、蒸馏水交叉洗3-5次，干燥至恒重，即得到温敏性表面分子印迹负载型复合光催化剂。

其中，步骤（1）中所述的埃洛石纳米管和氢氧化钠溶液的质量体积比为1g:25mL 。

其中，步骤（1）中所述的氯化镉溶液和埃洛石纳米管悬浮液的体积比是4:5。

其中，步骤（1）中所述的硫脲溶液和氯化镉溶液的摩尔比为：1:1。

其中，步骤（2）中所述的CdS/HNTs负载型光催化剂和MPS和无水乙醇的混合液的比例为0.5-2g：100mL，其中混合液中 MPS 和无水乙醇的体积比为10：100。

其中，步骤（3）中所述的四环素（TC）和甲醇和水的混合溶液的比例为0～0.1mmol：100mL，其中混合溶液中甲醇和水的体积比为：75：25。