[发明专利]一种表面分子印迹复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用溶胶-凝胶-光引发聚合印迹的方法来制备表面分子印迹POPD/TiO₂/漂珠复合光催化剂，属环境材料制备技术领域。

 

背景技术

四环素属于四环素类抗生素药物，具有较强的杀菌能力和广谱抑菌的特点。但是其抗药性及其副作用也同时严重影响人们的生活，长时间的低含量的积累容易产生抗药性；研究表明四环素具有严重的肝肾毒性，直接威胁到人们的生命健康。所以合理处理生活、生产中的抗生素医药废水是比较重要的一个环节。目前，光催化技术已广泛应用研究于环境中的废水处理的技术。人们对半导体及复合半导体进行改性来处理环境污染取得很好的效果，特别是对二氧化钛的改性修饰都在很大程度上提高了其催化活性，解决了仅局限于紫外光区的光降解活性，使其在可见光（太阳光）下能够有效的处理生活中的废水、废气等污染物，而且对二氧化钛表面进行邻苯二胺改性修饰还为光催化剂的进一步修饰提供了较好的连接位点。

但普通光催化剂具有不能在多种目标污染物中选择性降解单一目标物的缺点， 而分子印迹技术是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、对模板分子的亲和吸附性和可识别性聚合物的技术。以此，我们引入了表面分子印迹技术，将分子印迹聚合物固载在光催化剂表面，从实现了从高浓度污染物中选择性降解低残留四环素的目的。

 

发明内容

本发明以表面分子印迹技术为制备手段，制备出一种表面分子印迹复合光催化剂。其优点在于构建一个悬浮型光催化剂体系，实现对光源的最有效利用；并且能够有效的选择性降解环境中四环素抗生素废水。

本发明采用的技术方案是：一种表面分子印迹复合光催化剂的制备方法，按照下述步骤进行：

（1）TiO₂/漂珠光催化剂的制备：将用粉煤灰微珠通过水浮选得到的漂珠，通过漂洗、酸化、焙烧等处理得到活化的漂珠；将钛酸四丁酯与无水乙醇按体积比1：4混合并将溶液匀速搅拌15分钟，再逐滴滴加按1：15：180的体积比混合的浓盐酸、蒸馏水和无水乙醇的混合液，快速搅拌至溶胶状，即制得TiO₂ 溶胶；将经过预处理的活化漂珠按照漂珠：Ti质量比为1：0.4的比例加入到该TiO₂溶胶中，匀速搅拌到均匀至凝胶状，在40W的钨灯下陈化2～3h，然后烘箱干燥12h，在空气氛围中进行煅烧，升温到500℃，并下保持4h，自然冷却至室温，即得到TiO₂/漂珠光催化剂；

（2）POPD/TiO₂/漂珠光催化剂的制备：将水溶液（pH=3）：邻苯二胺按1：0.008的质量比加入至烧杯中，搅拌至完全溶解，再将上述步骤（1）中制得的TiO₂/漂珠光催化剂按TiO₂/漂珠光催化剂：邻苯二胺为1：1.6的质量比加入该溶液，密封，超声辐射5分钟，在无光条件下密封静置24h，紫外光引发反应30分钟，过滤回收固体颗粒，用碳酸钠溶液和水冲洗至中性后并用无水乙醇淋洗，60℃真空干燥箱烘干，即得到POPD/TiO₂/漂珠光催化剂；

（3）表面分子印迹复合光催化剂的制备：按四环素：MAA摩尔比为1：10～50的量加入至甲醇溶剂中，其中甲醇的量按四环素：甲醇为1：2100的摩尔比计，35℃搅拌0.5h，再按四环素：EGDMA摩尔比为1：150的量将EGDMA加入到上述溶液中，继续35℃搅拌0.5h，再将AIBN按四环素：AIBN摩尔比为1：4.2的量加入到上述溶液中，再搅拌0.5h，将步骤（2）中制得的POPD/TiO₂/漂珠光催化剂按模板分子：POPD/TiO₂/漂珠光催化剂为1：80～120的质量比加入到反应器中，逐滴滴入上述溶液，充N₂气，紫外光引发聚合1～4h，加入去离子水（按四环素：去离子水约为1：48000的质量比计算），紫外光照洗脱1h，过滤回收固体颗粒，将固体颗粒冲洗至中性并有无水乙醇淋洗后，置于60℃真空干燥箱中烘干，即得到表面分子印迹POPD/TiO₂/漂珠复合光催化剂。

 

利用本发明采用溶胶-凝胶技术制备出TiO₂/漂珠光催化剂并对其进行邻苯二胺改性修饰，再用表面分子印迹技术对其进行表面修饰，来制备出具有较高催化活性的表面分子印迹POPD/TiO₂/漂珠复合光催化剂。