[发明专利]一种以蒙拓土聚合物复合材料有效降解多种抗生素污染的方法

说明书

本发明属于材料制备领域，发明了一种以蒙拓土聚合物复合材料有效降解多种抗生素污染的方法，成功制备出了一种可以对常见抗生素进行光催化降解的复合材料。通过将改性后的天然粘土矿物与共轭微孔聚合物结合起来，以达到对原共轭微孔聚合物的光催化性能改善的目的，新制备的复合材料对于常见的含苯环类抗生素具有更强的光催化降解能力。该方法的提出不仅提供了一种改性共轭微孔聚合物材料的新思路，也对于当今社会所关注的抗生素污染治理问题，有着积极的意义。

技术领域

本发明属于复合材料合成制备的应用技术领域，具体涉及一种可以将共轭微孔聚合物材料和矿物材料结合起来制备出一种新型的复合材料，该方法制备下的材料对水体中抗生素污染物具有很好的光降解效果。

背景技术

抗生素作为一种治疗药物，被用于治疗人类疾病、预防动物传染病、提高饲养效率等方面。然而由于对于其广泛的使用，如今已经在自然水体中检测到一定浓度的抗生素残留，这不仅对人类健康造成了严重的影响，还会进一步导致抗生素耐药菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)的产生，长此以往将导致抗生素失效，对生态环境产生更严重的影响。因此，如何既能减少自然环境中的抗生素又不会对环境造成二次污染是迫切需要解决的问题。

随着人们对抗生素污染的关注增加，世界各地的科学研究人员现已提出了几种策略，如生物法、电离辐射法、吸附法和高级氧化法(AOPs)。尽管上述方法都可以在一定程度上去除抗生素，但是仍存在成本较高、实际应用非常受环境等因素的影响、吸附抗生素后仍有重新释放到环境中产生二次污染等问题，同时吸附剂的回收再利用也是值得深思的问题。

作为近年来广为研究的一种新型材料，共轭微孔聚合物是指由一种或几种结构单元通过共价键连接起来的形成分子量很大的多孔化合物。共轭微孔聚合物由于其具可扩展的π共轭骨架，较高的稳定性以及可精确调控的微孔等特点，在气体吸附与分离、二氧化碳还原和氮还原反应等领域都具有优异的应用前景。同时由于其具有半导体的性质，在光照条件下会产生光生电子-空穴对，光生电子会转移到光催化剂表面，生成活性自由基，如·OH和·O2，而光生空穴也会参与氧化过程，从而将污染物降解成相对无毒的产物，不会对环境产生二次污染，近年来这一类新型的光催化材料受到了广大科研工作者的追捧。

肖尔反应作为一种合成共轭微孔聚合物的合成方法，由于其较低的反应成本在近几年受到了众多的关注。在该反应中，使用了廉价的无水氯化铝或氯化铁这类路易斯酸和联苯这类非刚性有机分子作为反应原料，不仅可以以较低的成本获得较高比表面积(500m²/g-1500m²/g)的反应物，同时材料又具有一定的光催化活性。在该合成反应中，材料的最终产率高达95％以上。虽然获得的材料具有一定的光催化活性，但仍然存在催化活性不高的问题，因此找到一种可以提高基于肖尔反应合成的共轭微孔聚合物光催化活性的材料，来高效快速的降解环境中的抗生素，成为了基于肖尔反应的多孔材料开发的一个十分迫切的问题。

之前有报道使用高岭土掺杂进共轭微孔聚合物中，可以提高材料的吸附性能。而另一种二维层状矿物——蒙脱土与共轭微孔聚合物制备复合材料的则尚未被报道。在抗生素处理领域中，蒙脱土本身具有较强的吸附性能，以及其层间更易被小分子有机物进入。因此，以蒙脱土和共轭微孔聚合物制备复合材料，可以以蒙脱土作为良好的抗生素吸附载体，结合共轭微孔聚合物的光催化性能，实现吸附-催化一体化的有效处理模式。

本发明基于上述充分考虑后，将蒙脱土经过处理后引入以肖尔反应为基础的共轭微孔聚合物中，从而合成出一种新型的共轭微孔聚合物蒙脱土复合物。通过对所添加矿物材料预处理方式和含量进行改变从而调整复合材料的性能，进而实现提升共轭微孔聚合物光催化性能的目的。

发明内容

本发明的第一个目的在于提出一种可以显著增强共轭微孔聚合物光催化降解抗生素的制备策略。

本发明的第二个目的在于通过引入蒙脱土为分散相，成功调整共轭微孔聚合物的孔道结构，增大了其比表面积，提高了复合材料的光催化性能。