[发明专利]一种卟啉功能化的二氧化钛-蒙脱土纳米复合体的制备方法

说明书

本发明公开了一种卟啉功能化的二氧化钛‑蒙脱土纳米复合体的制备方法，包括以下步骤：将钛酸丁酯加入无水乙醇中，搅拌得到透明溶液Ⅰ；将透明溶液Ⅰ缓慢滴加至硝酸溶液中，得到溶液Ⅱ；将蒙脱土加入去离子水中，制备蒙脱土悬浮液Ⅲ；将溶液Ⅱ缓慢滴加至蒙脱土悬浮液Ⅲ中，搅拌得到白色溶液Ⅳ；将白色溶液Ⅳ迅速倒入反应釜中，置于微波水热反应釜中反应；反应结束后自然冷却至室温，然后过滤、离心洗涤，烘干，得到产品A；将产品A分散于去离子水中，然后与四羧基苯基卟啉溶液混合反应，反应完成后离心、洗涤、干燥得到最终产品。采用本发明工艺所制备的纳米复合体，一方面增大了其催化效率，另一方面拓宽了其光响应范围。

技术领域

本发明涉及一种卟啉功能化的二氧化钛-蒙脱土纳米复合体的制备方法，属于纳米复合材 料的制备技术领域。

背景技术

二氧化钛由于其化学稳定性高、耐光腐蚀、光催化反应驱动力大、光催化活性高、无毒 及廉价等优点引起了各界广泛的兴趣。纳米尺度的二氧化钛由于其具有独特的纳米结构从而 表现出更优异的光催化能力。半导体二氧化钛光催化剂在光照条件下，会产生光生电子和空 穴，光生空穴具有很强的氧化性，主要用在环境光催化，可以光催化降解污染物、抗菌、杀 毒以及防污、防雾，而光生电子具有很强的还原性，主要用在能源光催化，例如，光催化分 解水产氢。

然而由于单一二氧化钛纳米粒子的易吸附、易聚集的缺点，导致其化学活性点的减少， 从而导致其活性的降低。而且，二氧化钛的禁带宽度比较大，只能吸收太阳光中的紫外光。 为了克服这两个缺陷，研究者们将目光转向了对纳米二氧化钛的修饰上。

蒙脱土是由两层硅氧四面体片和一层铝氧八面体片构成的2:1型层状硅酸盐矿物。蒙脱 土的结构特点赋予其独特的物理化学性质，其中包括较高的比表面积、较强的吸附能力、可 溶胀性和离子交换等。且蒙脱土的储量丰富、分布广泛、价格低廉，蒙脱土的这些性质促使 其在环保、催化、医药等多方面发挥着重要作用。

卟啉作为卟吩的衍生物，具有24中心26电子的大π键。卟啉分子表面较大且具刚性， 拥有电子缓冲性、光电磁性、光谱响应宽和高度的化学稳定性以及光敏性等特点，从而使卟 啉在太阳能利用、分析检测、催化、生物化学以及传感等方面具有广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卟啉功能化的二氧化钛-蒙脱土纳米复合体的制备方法，该方 法所制备的纳米复合体中，二氧化钛通过蒙脱土和卟啉的合理有序修饰，一方面增大了其催 化效率，另一方面拓宽了其光响应范围。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种卟啉功能化的二氧化钛-蒙脱土纳米复合体的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取蒙脱土、钛酸丁酯、四羧基苯基卟啉、硝酸以及无水乙醇为原料；

(2)将钛酸丁酯加入无水乙醇中，室温下磁力搅拌得到透明溶液Ⅰ；

(3)将透明溶液Ⅰ缓慢滴加至硝酸溶液中，室温下搅拌得到黄色透明溶液Ⅱ，控制溶液 的pH值为2.5；

(4)将蒙脱土加入去离子水中，经过超声处理、高速分散制备蒙脱土悬浮液Ⅲ；

(5)将溶液Ⅱ缓慢滴加至蒙脱土悬浮液Ⅲ中，搅拌得到白色溶液Ⅳ；

(6)将白色溶液Ⅳ迅速倒入反应釜中，置于微波水热反应釜中反应；

(7)反应结束后自然冷却至室温，然后过滤、离心洗涤，烘干，得到产品A；

(8)取四羧基苯基卟啉溶于pH＝8的弱碱性水溶液中，配制得到四羧基苯基卟啉溶液；

(9)取一定量产品A分散于去离子水中，然后与步骤(8)配制好的四羧基苯基卟啉溶 液混合，置于超声波反应器中反应，反应完成后离心、洗涤、干燥得到最终产品。