本發明專利技術屬于光催化劑制備技術領域，涉及溶膠-凝膠-光引發聚合印跡的方法，特別涉及一種過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑及其制備方法和應用。本發明專利技術公開了一種過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的制備方法，是在粉煤灰經活化后的漂珠表面包覆二氧化鈦制得TiO2-漂珠負載型光催化劑，再利用離子印跡技術將過渡金屬離子固載在催化劑表面而不用洗脫，從而在催化劑表面形成一個循環體系，加速電荷轉移，使其達到協同或促進光催化降解環境中的有機污染物的目的。利用本發明專利技術所公開的方法制備的M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑，實現了光生電子與空穴對的有效分離，能夠有效的利用光源，達到降解環境中抗生素廢水的應用目的。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光催化劑制備
，涉及溶膠-凝膠-光引發聚合印跡的方法，特別涉及一種過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
近年來，水環境中不斷探測到藥物化合物(包括抗生素)的存在，地表水、地下水、污水甚至是飲用水里都能發現這些化合物的存在。在所有引起環境污染的藥物化合物中，抗生素由于其在獸醫學和人類醫學中的高消費率而占有重要地位。絕大部分抗生素不能完 境。環境中的殘留抗生素會誘導產生耐藥性細菌，影響環境中的微生物，從而破壞生態系統的平衡，也會影響植物的生長發育，甚至影響到人類健康，所以合理處理生活廢水中的抗生素醫藥廢水是比較重要的一個環節。目前，光催化技術已廣泛應用研究于環境中的廢水處理的技術。人們對半導體及復合半導體進行改性來處理環境污染取得很好的效果，特別是對二氧化鈦(TiO2)的改性都在很大程度上提高了其催化活性，解決了僅局限于紫外光區的光降解活性，使其在可見光(太陽光)下能夠有效的處理生活中的廢水、廢氣等污染物。導電聚合物具有不同的結構，特殊的摻雜機制，優良的環境穩定性，易于制備以及高導電性。利用導電聚合物修飾TiO2，修飾后的TiO2在可見光下的光催化活性有所提高，這是由于導電聚合物對可見光的吸收以及可作光生電荷分離的有效載體。摻雜金屬離子可改變TiO2禁帶寬度和減少電子一空穴的復合，這有助于改善其對可見光的吸收，抑制光生載流子的復合，提高光催化反應的量子產率，對降解有機污染物的效率有明顯的提高。分子印跡技術是利用模板分子與單體之間的共價或非共價作用，通過交聯聚合及洗脫來制備具有特異結構、對模板分子的親和吸附性和可識別性聚合物的技術。因此，專利技術人引入了離子印跡技術，將選定的過渡金屬離子通過離子印跡技術將其固載在催化劑表面而不用洗脫，從而在催化劑表面形成一個循環體系，加速電荷轉移，使其達到協同或促進光催化降解環境中的有機污染物的目的。
技術實現思路
一種過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的制備方法，是在粉煤灰經活化后的漂珠表面包覆二氧化鈦制得TiO2-漂珠負載型光催化劑，再利用離子印跡技術將過渡金屬離子固載在催化劑表面。本專利技術所述的活化的漂珠是將粉煤灰微珠通過水浮選得到的漂珠，按照慣常工序經漂洗、酸化、焙燒等處理得到。本專利技術所述的TiO2-漂珠負載型光催化劑的制備包括如下步驟步驟A、將鈦酸四丁酯與無水乙醇混合并分散均勻，其中鈦酸四丁酯與無水乙醇體積比為 I :4 ; 步驟B、向上述體系中逐滴加入由濃鹽酸、蒸餾水和無水乙醇組成的混合液，攪拌至溶膠狀，制得二氧化鈦溶膠，其中濃鹽酸蒸餾水無水乙醇的體積比為1:15:180，所述鹽酸濃度為36 38% ； 步驟C、將上述步驟制得的活化的漂珠加入步驟B制得的二氧化鈦溶膠中，攪拌至凝膠狀，室溫下陳化； 步驟D、在空氣氛圍中以40(T60(TC煅燒4h，自然冷卻至室溫。本專利技術所述的利用離子印跡技術將過渡金屬離子固載在催化劑表面包括如下步驟 步驟A、將上述步驟制得的TiO2-漂珠負載型光催化劑加入到含鄰苯二胺和過渡金屬硝酸鹽的蒸餾水溶液中，并用濃鹽酸調整溶液PH值為2飛，其中所述的TiO2-漂珠負載型光催化劑蒸餾水鄰苯二胺過渡金屬硝酸鹽的比例為I g :4(Tl00mL O. 0025 O. 3g:(T0. 02g，其中所述濃鹽酸濃度為36 38% ； 步驟B、將步驟A的混合溶液超聲分散后，無光靜置24h ； 步驟C、在紫外光條件下光照反應(TeOmin后回收過濾固體顆粒，其中所述紫外光300W, λ<420nm ； 步驟D、用O. 04mol/L的Na2CO3溶液和去離子水將固體顆粒洗至中性，并用無水乙醇淋洗； 步驟E、將步驟D所得固體顆粒置于60°C的真空干燥箱中烘干。本專利技術所述的過渡金屬硝酸鹽可以是Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、W、Re、Os中的一種或者幾種上述金屬硝酸鹽任意比例的混合物。在本專利技術的一個較優實施例中，本專利技術所述的過渡金屬硝酸鹽可以是Zn、Cu、Cr、Fe、Co、Ni中的一種或者幾種上述金屬硝酸鹽任意比例的混合物。利用本專利技術采用溶膠-凝膠技術制備出TiO2-漂珠復合光催化劑，用離子印跡技術對其進行表面修飾制備出具有較高催化活性的離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑，并將之應用于廢水中抗生素的降解。光催化活性評價實驗方法 在DW-Ol型光化學反應儀(購自揚州大學教學儀器廠)中進行，可見光燈照射，將抗生素模擬廢水加入反應器中并測定其初始值，然后加入復合光催化劑，磁力攪拌并開啟曝氣裝置通入空氣保持催化劑處于懸浮或飄浮狀態，光照過程中間隔IOmin取樣分析，離心分離后取上層清液測定抗生素的最大吸收波長處的吸光度，并通過公式DC= [ (A0-Ai) /A0] X 100% 算出降解率，其中Atl為達到吸附平衡時抗生素溶液的吸光度，Ai為定時取樣測定的抗生素溶液的吸光度。有益效果 過渡金屬離子修飾后光催化劑可以有效的提高光生電子和空穴對的分離效率，同時功能單體聚合后具有導電性，在固載過渡金屬離子的同時加快了電子的轉移；負載型催化劑有助于提高催化劑的光能利用率和回收率；具有較好的處理抗生素類廢水的優點。其優點在于將過渡金屬離子固載在光催化劑的表面使其不易脫落，并在體系中構建一個循環過程，實現光生電子與空穴對的有效分離，能夠有效的利用光源，達到有效降解環境中抗生素廢水的目的。附圖說明圖I過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的能量彌散X射線譜(EDS)； 圖2過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的掃描電鏡圖(SEM)；圖3過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的X射線衍射分析圖(XRD)； 圖4 TiO2-漂珠，POPD-TiO2-漂珠及過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合 光催化劑的紫外可見光譜圖(UV-Vis)； 圖5利用離子印跡技術制備過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的生成過程示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施實例對本專利技術進行詳細說明，以使本領域技術人員更好地理解本專利技術，但本專利技術并不局限于以下實施例。實施例I (1)將購買的粉煤灰微珠(平頂山姚孟電廠)通過水浮選得到的漂珠，通過漂洗、酸化、焙燒等處理得到活化的漂珠；將鈦酸四丁酯與無水乙醇按1:4的比例混合并將溶液勻速攪拌至均勻分散，再逐滴加入由濃鹽酸、蒸餾水和無水乙醇按1:15:180的體積比混合的混合液，快速攪拌至溶膠狀，制得TiO2溶膠；將經過預處理的活化漂珠浸入TiO2溶膠中，勻速攪拌均勻并至凝膠狀，在室溫下陳化后再在空氣氛圍中以400°C進行煅燒4h，自然冷卻至室溫，即得到TiO2-漂珠負載型光催化劑； (2)將上述步驟(I)中制得的TiO2-漂珠負載型光催化劑在光化學反應儀中進行光催化降解試驗，測光催化劑對四環素的降解率。實施例2 (1)將購買的粉煤灰微珠(平頂山姚孟電廠)通過水浮選得到的漂珠，通過漂洗、酸化、焙燒等處理得到活化的漂珠；將鈦酸四丁酯與無水乙醇按1:本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種過渡金屬離子印跡負載型M？POPD？TiO2？漂珠復合光催化劑的制備方法，是在粉煤灰經活化后的漂珠表面包覆二氧化鈦制得TiO2？漂珠負載型光催化劑，再利用離子印跡技術將過渡金屬離子固載在催化劑表面。
【技術特征摘要】
1.一種過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的制備方法，是在粉煤灰經活化后的漂珠表面包覆二氧化鈦制得TiO2-漂珠負載型光催化劑，再利用離子印跡技術將過渡金屬離子固載在催化劑表面。2.根據權利要求I所述的一種過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的制備方法，其特征在于，所述的活化的漂珠是將粉煤灰微珠通過水浮選得到的漂珠，按照慣常工序經漂洗、酸化、焙燒等處理得到。3.根據權利要求I所述的一種過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的制備方法，其特征在于，所述的TiO2-漂珠負載型光催化劑的制備包括如下步驟 步驟A、將鈦酸四丁酯與無水乙醇混合并分散均勻，其中鈦酸四丁酯與無水乙醇體積比為 I :4 ; 步驟B、向上述體系中逐滴加入由濃鹽酸、蒸餾水和無水乙醇組成的混合液，攪拌至溶膠狀，制得二氧化鈦溶膠，其中濃鹽酸蒸餾水無水乙醇的體積比為1:15:180 ； 步驟C、將步驟2制得的活化的漂珠加入步驟B制得的二氧化鈦溶膠中，攪拌至凝膠狀，室溫下陳化； 步驟D、在空氣氛圍中以40(T60(TC煅燒5h，自然冷卻至室溫。4.根據權利要求I所述的一種過渡金屬離子印跡負載型M-POPD-TiO2-漂珠復合光催化劑的制備方法，其特征在于，所述的利用離子印跡技術將過渡金屬離子固載在催化劑表面包括如下步驟 步驟A、將上述步驟制得的TiO2-漂珠負載型光催化劑加入到含鄰苯二胺和過渡金屬硝酸鹽的蒸餾水...
【專利技術屬性】
技術研發人員：閆永勝，高旬，霍鵬偉，逯子揚，劉小林，吳迪，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：
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