[发明专利]一种MIP@CPDs@MOFs复合光催化材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种MIP@CPDs@MOFs复合光催化材料的制备方法及其应用，通过设计，调控和功能化的制备策略，将合成的CPDs作为新型功能单体与模板分子抗生素和载体金属有机骨架材料加入到水中，于20~40℃预聚合2~8h，再加入交联剂N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺和引发剂偶氮二异丁腈，在氮气保护作用下，于50~70℃热引发聚合20~30h，去除模板分子，制备得到高特异性MIP@CPDs@MOFs复合光催化材料。本发明制备的MIP@CPDs@MOFs复合光催化材料在水溶液中选择性吸附目标分子抗生素具有良好的选择吸附性能和可见光催化降解活性。

技术领域

本发明涉及一种MIP@CPDs@MOFs（分子印迹@碳化聚合物点@金属有机骨架材料）复合光催化材料的制备方法及其应用，属于环境功能材料制备和水污染控制技术领域。

背景技术

近年来，由于抗生素的滥用和在人以及动物体内不能被完全代谢，环境中经常检测到抗生素。此外，这些抗生素即使是微量的，也会诱发抗生素耐药细菌（ARB）和耐药基因（ARG）的进化，并导致致畸性和遗传毒性，对生物体和生态系统的安全构成威胁。因此，开发有效的水环境中抗生素的去除技术迫在眉睫。为了解决这一技术难题，相关研发人员开发了各种技术来去除和降解水相中的抗生素，如生物降解、物理吸附和高级氧化。作为AOPs的一种类型，光催化技术由于其高效率和环境可持续的替代方法，被认为是一种有前途的废水处理策略。目前，一些光催化剂，如Ag/WO₃/g-C₃N₄、CoFe@NSC、HDMP、TiO₂-P25或复合材料、In₂S₃/BiVO₄和NGO-Fe₃O₄，已经被报道用于抗生素的光催化降解。然而，上述光催化材料的主要问题是它们通常有复杂的合成程序、吸附容量低、光催化能力低、只能在紫外光下反应、不稳定和缺乏选择性等。

因此，结合碳化聚合物点光学特性、分子印迹技术和MOFs吸附材料的优点，开发一种既具有高吸附容量，又能够在可见光下具有优异的光催化能力和优越的选择性，能够特异性识别和催化降解低浓度抗生素污染物的新型光催化材料具有重要意义，目前尚没有该方面的相关报道。

发明内容

本发明为解决现有技术中污水处理工艺去除污水中低浓度抗生素特异性识别能力不强以及吸附容量相对较低的技术问题，提供了一种MIP@CPDs@MOFs复合光催化材料的制备方法，该方法制备的MIP@CPDs@MOFs复合光催化材料能够在可见光下特异性吸附并降解实际水样中低浓度抗生素。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种MIP@CPDs@MOFs复合光催化材料的制备方法，其特征在于具体过程为：将功能单体碳化聚合物点（CPDs）、模板分子抗生素和载体金属有机骨架材料（MOFs）加入到水中得到混合液，再将混合液于15~55℃预聚合2~8h，然后加入交联剂N,N-亚甲基丙烯酰胺（MBA）和引发剂偶氮二异丁腈（AIBN），在氮气保护作用下，于40~70℃热引发聚合20~30h，去除模板分子抗生素，制备得到MIP@CPDs@MOFs复合光催化材料。

进一步限定，所述碳化聚合物点的具体制备过程为：将碳化聚合物点聚合基团和碳化聚合物点作用基团作为前驱体以摩尔比1:0.5~2混合后于120-220℃水热碳化反应得到棕色水溶液即碳化聚合物点，所述碳化聚合物点聚合基团为溴化1-烯丙基-3-乙烯基咪唑、氯化1-烯丙基-3-乙烯基咪唑或1-乙烯基咪唑，所述碳化聚合物点作用基团为乙二醇、乙二胺或乙醇胺；在预聚合过程中模板分子中的羟基基团与碳化聚合物点中的作用基团之间产生相互作用，实现对模板分子的识别与结合。

进一步限定，所述抗生素为四环素类抗生素，该四环素类抗生素具体为盐酸土霉素、四环素、金霉素或强力霉素。