[发明专利]一种钴铁氧体导电印迹复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料和环境制备技术领域，具体为利用水热合成和悬浮聚合相结合的方法制备PPY@CoFe₂0₄／MWCNTs磁性分子印迹光催化剂。 

背景技术

2-巯基苯并噻唑，作为硫醇的一种，常用做缓蚀剂，抗真菌的药物，农药杀菌剂和橡胶硫化促进剂，它广泛存在于废水，河水，污水处理厂和地表水中。由于2-巯基苯并噻唑有毒，可以诱发肿瘤，过敏，对水生生物有毒并且妨碍废水处理，去除环境中的2-巯基苯并噻唑是很有必要的。目前，已经采用多种技术如吸附，光催化氧化，生物降解，加氢脱硫和电反应器工艺处理硫醇。由于光催化技术可以将许多有毒的和不可生物降解的有机物完全矿化，其应用已引起广泛关注。 

碳纳米管能防止纳米粒子的聚集和提高催化剂的活性位点，作为催化剂载体能表现出优异的催化活性。同时，为了回收催化剂进行二次利用，磁性碳质材料被合成并用于光催化。在磁性纳米粒子中，由于钴铁氧体(CoFe₂0₄)具有独特的物理、电子和磁性性质，已经被广泛应用。近年来，已经通过水热合成法，静电纺丝，原位高温水解和化学气相沉积法合成CoFe₂O₄／MWCNTs，并用于降解环境中的污染物。 

分子印迹聚合物易于制备，低消耗，具有稳定性，能重复利用并进行特异性识别。通过引入导电聚合物聚吡咯，可以进一步提高光催化活性和选择性。分子印迹技术利用模板分子与单体之间的共价或非共价作用，通过交联聚合及洗脱来制备具有特异结构的聚合物。目前的分子印迹技术包括溶胶-凝胶法、微波加热、沉淀聚合和乳液聚合等。考虑到识别位点的形成，避免粒子聚集和简化实验步骤，本文采用了悬浮聚合法。 

发明内容

本发明采用水热法和悬浮聚合相结合的方法，制备出PPY／CoFe₂O₄／MWCNTs磁性导电印迹光催化剂。其优点在于在体系中构建一个循环过程，实现光生电子与空穴对的有效分离；能够有效的利用光源达到有效降解环境中硫醇废水的目的。 

本发明采用的技术方案是： 

(1)CoFe₂O₄／MWCNTs的制备：将多壁碳纳米管(MWCNTs)加入到体积比为1：3的浓硝酸和浓硫酸混合溶液_a中，60℃下搅拌6h，洗涤并在40～60℃真空干燥，如此酸化处理即得到活化的MWCNTs；将Co(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O分散于水中，超声10min， 再将活化的MWCNT_s加入上述水溶液中并超声10min，最后加入N_aOH固体并搅拌30min。所得的溶液转入高压反应釜中，100～200℃水热合成4～16h，分别用水和乙醇洗涤，40～60℃真空干燥，即得到CoFe₂O₄／MWCNTs。 

(2)CoFe₂O₄／MWCNTs的活化：将步骤(1)制得的CoFe₂O₄／MWCNTs与聚乙二醇4000加入到水中，超声分散，得到活化的CoFe₂O₄／MWCNTs悬浮液。 

(3)钴铁氧体导电印迹复合光催化剂的制备：将摩尔比为1∶1～24的2-巯基苯并噻唑和吡咯加入到三氯甲烷中，再加入交联剂和引发剂，超声解气，得到混合溶液b。然后将混合溶液b加入到活化的CoFe₂O₄／MWCNTs悬浮液中，在40℃氮气氛围下搅拌6～36h。分别用水、甲醇和乙醇洗涤后，置于40～60℃真空干燥箱中烘干，即得到磁性印迹分子光催化剂PPy／CoFe₂O₄／MWCNTs。