一种用水介质中nC60催化染料降解反应的方法技术

本发明专利技术公开了一种用水介质中nC60催化染料降解反应的方法包括以下步骤：(1)将染料溶解于超纯水中，配制染料的水溶液；(2)配制nC60的水溶液；(3)配制磷酸-磷酸盐缓冲溶液，所述磷酸-磷酸盐缓冲溶液的pH值为3.2～7.8；(4)向反应容器中依次加入等体积的所述磷酸-磷酸盐缓冲溶液、所述染料的水溶液、所述nC60的水溶液和过氧化氢的水溶液得到混合液，搅拌均匀后将含有所述混合液的所述反应容器放入光化学反应装置中反应2h以上。此方法可应用于污水处理中难以降解的染料的脱色降解，将有助于碳纳米材料在污水处理等环境治理及相关领域中的推广。

【技术实现步骤摘要】
一种用水介质中nC6。催化染料降解反应的方法
本专利技术涉及水介质中nC6(l的应用，特别涉及一种用水介质中nC6(l催化染料降解反应的方法。
技术介绍
C60分子是由12个五边形环与20个六边形环稠合所构成的笼状32面体，其形状很像一个足球，五边形环为单键(键长约01145nm)，2个六边形环的公共棱边则为双键(键长约01138nm)，共有12根双键，因而C6tl分子具有缺电子芳香烃的一些性质。分子中共含有30个双键和60个单键，以达到稳定结构。C6tl为黑色粉末，但纳米C6tl在室温下为紫红色固态分子晶体，且是非极性、易溶于含有大η键的芳香性溶剂中。C6tl分子具有很强的三阶非线性、电子亲和力与还原性，能发生环加成反应，亲核、亲电加成，自由基加成，包合反应，聚合反应，光化学反应，氧化还原反应等。纳米C6tl属于亲脂性纳米材料，在水中的溶解度非常小，通常低于10_9mg/L，在较小的尺度范围内会排斥间隙水。C6tl也不溶或微溶于其他极性溶剂。另外，纳米C6tl粒径小，t匕表面积大，表面活性高，进入水体后难以分散，在水环境中多呈胶态聚集体，形成与水有微界面的溶胶多相体系，即C6tl纳米晶体颗粒(nC6(l)，从而可以在水体中达到较高的含量。通过不同途径形成的胶态C6tl聚集体在尺寸大小、聚集体结构和表电荷等方面均存在较大差异，在水体中的絮凝和沉降性能也不尽相同。C6tl纳米晶体颗粒粒径通常在5nm-500nm之间。在有机溶剂中，分子态C6tl能够作为单线态氧和超氧自由基离子等反应氧自由基(ROS)产生的前体，具有光化学反应活性。而当C6tl在水介质中形成纳米晶体颗粒后，C6tl分子本身的光化学反应特征消失了，水介质中nC6(l纳米晶体颗粒不具有光化学反应活性，不能产生氧自由基而具有催化作用。本专利技术首次报道了在水介质中，nC60作为催化剂催化过氧化氢参与的氧自由基降解染料反应的方法。这种方法可应用于污水处理中难以降解的染料的脱色降解。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用水介质中nC6(l催化染料降解反应的方法。为了实现以上目的，本专利技术采用了以下技术方案:一种用水介质中nC6(l催化染料降解反应的方法，包括以下步骤:(I)将染料溶解于超纯水中，配制染料的水溶液；(2)配制nC6Q的水溶液；(3)配制磷酸-磷酸盐缓冲溶液，所述磷酸-磷酸盐缓冲溶液的pH值为3.2~7.8 ；(4)向反应容器中依次加入等体积的磷酸-磷酸盐缓冲溶液、染料的水溶液、nCM的水溶液和过氧化氢的水溶液得到混合液，搅拌均匀后将含有所述混合液的所述反应容器放入光化学反应装置中反应2h以上。进一步地，染料是靛蓝胭脂红或金橙II。进一步地，步骤(2)的具体操作为:先配制C6tl的甲苯溶液，然后加入适量超纯水并超声，分离，所得的水相即为I1C6tl的水溶液。进一步地，在步骤⑵中，nC6Q的水溶液的浓度为5mg/L~20mg/L。 优选地，磷酸-磷酸盐缓冲溶液的pH为3.2、5、6.4或7.8。进一步地，过氧化氢的水溶液的浓度为35.2mM。优选地，在步骤⑵中，nC60的水溶液的浓度为20mg/L ;在步骤⑶中，磷酸_磷酸盐缓冲溶液的PH值为3.2。【附图说明】图1是nC6Q在水溶液中的晶体结构；图2是nC6Q的粒径分布；[0021 ] 图3是pH和nC6(l浓度对染料降解反应体系的影响。【具体实施方式】下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，但本专利技术并不局限于这些实施例。nC60的水溶液采用甲苯超声制备法:配制400mg/L的C6tl甲苯溶液,加入一定量的超纯水后超声，在超声后水相中的nC6(l浓度介于5mg/L和20mg/L间，分离即获得nC6(l的水溶液。该nC6(l的水溶液为透明黄色液体，其中nC6(l的透射电镜表观图如图1所示，粒径大小分布如图2所示。将制备的nC6(l的水溶液加入到H2O2和染料的体系中，其中所述的染料可以是靛蓝胭脂红(IC)或金橙II (OII)，用染料的降解率表征nC6(l催化染料降解反应的反应程度。分别以不同nC6(l浓度、体系中不同pH条件进行分组对照实验，比较nC6(l对H2O2降解染料反应的催化效果。如图3所示nC6(l对H2O2降解染料反应有明显的催化作用，且pH值越小，nC60浓度越大，IiC6tl的催化作用越明显。实施例溶液的配制(I)配制染料的水溶液:称取靛蓝胭脂红(IC) 0.0466g,充分溶解后加入超纯水定容至50mL，浓度为2mM ；(2)配制浓度为5mg/L、10mg/L和20mg/L的nC6(l的水溶液:先配制nC6(l的甲苯溶液，然后加入适量超纯水并超声，分离得水相即为nC6(l的水溶液；(3)配制pH值为3.2、5、6.4和7.8的磷酸-磷酸盐缓冲溶液；(4)配制浓度为35.2mM的过氧化氢的水溶液。实施例1取特制的石英管(柱底d=2cm，柱高h=10cm)，依次加入4mL浓度为2mM的靛蓝胭脂红的水溶液和12mL pH值为3.2的磷酸-磷酸盐缓冲溶液，得到混合液。放入磁子在磁力搅拌器上将该混合液混匀，再将含有该混合液的石英管放入光化学反应装置中反应2h以上。其中在将石英管放入光化学反应装置中前，取ImL溶液在紫外分光光度计上620nm处记录下初始吸光值Ctl ;在将石英管放入光化学反应装置中后,每光照20min后取出ImL测量620nm处吸光值C。实施例2取特制的石英管(柱底d=2cm，柱高h=10cm)，依次加入4mL浓度为2mM的靛蓝胭脂红的水溶液、8mL pH值为3.2的磷酸-磷酸盐缓冲溶液和4mL浓度为35.2mM的过氧化氢的水溶液，得到混合液。放入磁子在磁力搅拌器上将该混合液混匀，再将含有该混合液的石英管放入光化学反应装置中反应2h以上。其中在将石英管放入光化学反应装置中前，取ImL溶液在紫外分光光度计上620nm处记录下初始吸光值Ctl ;在将石英管放入光化学反应装置中后,每光照20min后取出ImL测量620nm处吸光值C。实施例3取特制的石英管(柱底d=2cm，柱高h=10cm)，依次加入4mL浓度为2mM的靛蓝胭脂红的水溶液、8mL pH值为3.2的磷酸-磷酸盐缓冲溶液和4mL浓度为20mg/L的nC6(l的水溶液，得到混合液。放入磁子在磁力搅拌器上将该混合液混匀，再将含有该混合液的石英管放入光化学反应装置中反应2h以上。其中在将石英管放入光化学反应装置中前，取ImL溶液在紫外分光光度计上620nm处记录下初始吸光值Ctl ;在将石英管放入光化学反应装置中后,每光照20min后取出ImL测量620nm处吸光值C。实施例4取特制的石英管(柱底d=2cm，柱高h=10cm)，依次加入浓度为2mM的靛蓝胭脂红的水溶液、浓度为5mg/L的nC6(l的水溶液、pH值为3.2的磷酸-磷酸盐缓冲溶液和浓度为35.2mM的过氧化氢的水溶液各4mL，得到混合液。放入磁子在磁力搅拌器上将该混合液混匀，再将含有该混合液的石英管放入光化学反应装置中反应2h以上。其中在将石英管放入光化学反应装置中前，取ImL溶液在紫外分光光度计上620nm处记录下初始吸光值Ctl ;在将石英管放入光化学反应装置中后,每光照20min后取出ImL测量620nm处吸光值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用水介质中nC60催化染料降解反应的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)将染料溶解于超纯水中，配制染料的水溶液； (2)配制nC60的水溶液； (3)配制磷酸‑磷酸盐缓冲溶液，所述磷酸‑磷酸盐缓冲溶液的pH值为3.2～7.8； (4)向反应容器中依次加入等体积的所述磷酸‑磷酸盐缓冲溶液、所述染料的水溶液、所述nC60的水溶液和过氧化氢的水溶液得到混合液，搅拌均匀后将含有所述混合液的所述反应容器放入光化学反应装置中反应2h以上。

【技术特征摘要】
1.一种用水介质中nc6(l催化染料降解反应的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将染料溶解于超纯水中，配制染料的水溶液； (2)配制nC6Q的水溶液； (3)配制磷酸-磷酸盐缓冲溶液，所述磷酸-磷酸盐缓冲溶液的pH值为3.2~7.8 ; (4)向反应容器中依次加入等体积的所述磷酸-磷酸盐缓冲溶液、所述染料的水溶液、所述nC6(l的水溶液和过氧化氢的水溶液得到混合液，搅拌均匀后将含有所述混合液的所述反应容器放入光化学反应装置中反应2h以上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述染料是靛蓝胭脂红或金橙II。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤⑵的具体操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，葛玲，何义亮，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31